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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer drehbaren Klappe, die in einem Luftdurchgang angeordnet ist und an einer Trägerstruktur gelagert ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Luftzufuhreinstellvorrichtung.
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Es ist bekannt, zur Regelung einer Luftzufuhr zu einem Kühler eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs schwenkbare Klappen vorzusehen, mittels derer eine Luftmenge eingestellt werden kann, die dem Kühler zuführbar ist. Beispielsweise ist eine derartige Luftzufuhreinstellvorrichtung im Bereich eines sogenannten Kühlergrills, d. h. hinter dem Kühlergrill oder in dem Kühlergrill integriert, angeordnet. Ein Zweck dieser Luftzufuhreinstellvorrichtung ist, durch ein Schließen der Klappe einen Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs und damit einen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs zu verringern. Ferner ist es damit möglich, einen Wärmeverlust des Kraftfahrzeugs bei geschlossenen Klappen vorteilhaft zu verringern. Bei einem Kühlluftbedarf werden die schwenkbaren Klappen geöffnet.
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Beispielsweise ist aus der
DE 102004026419 A1 eine Luftzufuhreinstellvorrichtung mit horizontalen Schwenkklappen gezeigt, die um jeweils eine Schwenkachse schwenkbar sind. Die Schwenkklappen sind in einem Luftdurchtrittsquerschnitt zwischen einem Kühlergrill und einem Kühler eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Schwenkklappen sind ferner mittels eines geeigneten Antriebs in eine gewünschte Position schwenkbar bzw. drehbar.
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Bei den in der
DE 102004026419 A1 gezeigten Schwenkklappen besteht die Möglichkeit, dass sie beispielsweise durch eine große Windlast bei großer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ungewünscht in eine offene Stellung gedrückt werden.
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Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer drehbaren Klappe sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Luftzufuhreinstellvorrichtung zu schaffen, bei der ein ungewünschtes Drehen der Klappe mit einfachen Mitteln zuverlässig verhindert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Luftzufuhreinstellvorrichtung gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug eine insbesondere angetriebene drehbare Klappe, die in einem Luftdurchgang angeordnet ist und an einer Trägerstruktur gelagert ist, wobei die Luftzufuhreinstellvorrichtung einen Verriegelungsmechanismus aufweist, durch den die Kappe in einer Stellung gegen eine Drehbewegung verriegelbar ist. Der Verriegelungsmechanismus weist ein mittels eines Linearantriebs angetriebenes Verriegelungselement zum Verriegeln und Entriegeln der Klappe auf.
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Durch den erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus kann ein ungewünschtes Verdrehen der Klappe durch eine äußere Last, die nicht auf einem Antrieb der Klappe beruht, verhindert werden. Insbesondere kann durch den Verriegelungsmechanismus die Klappe in einer vorgegebenen Stellung gegenüber einer ungewünschten Drehung gesichert werden.
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Die Luftzufuhreinstellvorrichtung mit der drehbaren Klappe kann bevorzugt zur Regelung einer Luftdurchgangsmenge durch den Luftdurchgang angepasst sein. Die Klappe kann dabei in eine Vielzahl von Stellungen drehbar sein. Die Klappe ist dabei mindestens zwischen einer ersten Stellung, bei der ein Luftdurchlass kleiner ist, und einer zweiten Stellung, bei der ein Luftdurchlass größer ist, drehbar.
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Die Klappe ist bevorzugt mittels eines geeigneten Antriebs angetrieben bzw. antreibbar.
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Bei der Luftzufuhreinstellvorrichtung ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Verriegelungsmechanismus unabhängig von einem Antrieb zum Drehen der Klappe ausgebildet.
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Mit anderen Worten ist ein Verdrehen der Klappe nicht über einen Klappenantrieb selbst sondern über einen separaten, antriebsunabhängigen Verriegelungsmechanismus gesichert bzw. sicherbar.
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Somit ist eine Funktion der Verriegelung der Klappe nicht von einer Funktion des Antriebs abhängig.
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Bevorzugt ist bei der Luftzufuhreinstellvorrichtung der Verriegelungsmechanismus mittels elektrischen Stroms betätigbar und ist dabei entweder stromlos entriegelt oder stromlos verriegelt. Mit anderen Worten ist der Verriegelungsmechanismus ohne eine Zufuhr von Strom entriegelt oder alternativ verriegelt.
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Hierdurch kann bei einem Stromausfall sicher gestellt sein, dass sich der Verriegelungsmechanismus in der gewünschten Position, nämlich der entriegelten oder der verriegelten Position befindet. Beispielsweise kann dabei die Klappe in einem geschlossenen Zustand stromlos entriegelt oder stromlos verriegelt sein. Alternativ kann die Klappe in einem offenen Zustand durch den Verriegelungsmechanismus entweder stromlos entriegelt oder stromlos verriegelt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Luftzufuhreinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist das Verriegelungselement parallel zu einer Drehachse der Klappe verschiebbar angeordnet. Bevorzugt ist das Verriegelungselement dabei konzentrisch zu der Drehachse der Klappe angeordnet.
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Hierdurch kann in der Verriegelung der Klappe besonders einfach beispielsweise gegenüber der Trägerstruktur verriegelt werden und somit eine Drehung der Klappe unterbunden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Linearantrieb zumindest teilweise von der Klappe umgeben. Der Linearantrieb kann also zumindest teilweise in der Klappe integriert sein.
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Hierdurch kann der Verriegelungsmechanismus besonders bauraumoptimiert im Bereich der Drehachse der Klappe angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Linearantrieb im Bereich eines Drehlagers der Klappe, d. h. beispielsweise benachbart zu dem Drehlager, angeordnet.
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Das heißt, dass der Linearantrieb an einem Ort angeordnet ist, der leicht zugänglich ist und an dem entsprechende Anschlüsse, beispielsweise für eine Stromzufuhr, bereit gestellt werden können.
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Bevorzugt ist der Linearantrieb einschließlich des Verriegelungselements drehfest mit der Klappe gekoppelt, das heißt der Linearantrieb und das Verriegelungselement drehen sich mit der Klappe. Das Verriegelungselement greift dabei in der Verriegelungsposition mit einem trägerstrukturseitigen Element formschlüssig und/oder reibschlüssig ein.
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Eine Trägerstruktur kann ein Teil sein, in dem die Klappe gelagert ist. Der Linearantrieb kann ein elektrischer Aktuator, ein magnetischer Aktuator, ein piezokeramischer Aktuator und/oder ein hydraulischer Aktuator sein.
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Der Linearantrieb kann auch ein Aktuator aus einem elektrisch und/oder thermisch aktivierbaren Formgedächtnismaterial sein. Letzterer Aktuator ist besonders einfach und bauraumoptimiert sowie unempfindlich gegenüber Verschmutzung unterbringbar.
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Ein derartiger Aktuator kann aus einem Draht aus einem Formgedächtnismaterial, insbesondere einer Formgedächtnislegierung, bestehen, wobei der Draht durch Fluss von elektrischem Strom durch den Draht in seiner Länge veränderbar ist.
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Ein derartiger Draht ist leicht und kann einfach in der Klappe bei geringem Bauraumbedarf untergebracht werden.
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Ferner kann der Verriegelungsmechanismus einen Gegenaktuator aufweisen, der angepasst ist, das Verriegelungselement in seine Ausgangsposition zurückzubringen. Mit Ausgangsposition ist die ursprüngliche Position bzw. Grundposition gemeint. Die Ausgangsposition kann dabei eine Verriegelungsposition oder eine Entriegelungsposition sein.
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Hierdurch kann das Verriegelungselement einfach zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition hin und her bewegt werden.
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Ein derartiger Gegenaktuator kann eine Federeinrichtung sein. Beispielsweise ist die Federeinrichtung eine Schraubenfeder.
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Eine derartige Schraubenfeder kann einfach parallel und insbesondere konzentrisch zu einer Drehachse der Klappe bzw. zu einer Verschieberichtung des Verriegelungselements angeordnet sein Dabei kann die Schraubenfeder ebenfalls wie der Linearantrieb in der Klappe, beispielsweie in der Nähe der Drehachse und bevorzugt nahe eines Drehlagers der Klappe, untergebracht sein.
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Die Luftzufuhreinstellvorrichtung kann Bestandteil eines Kühlergrills sein. Damit kann die drehbare Klappe direkt in den Kühlergrill angeordnet sein und einen Luftdurchgang durch den Kühlergrill regeln bzw. steuern. Ebenso kann die Luftzufuhreinstellvorrichtung in einem Bereich zwischen dem eigentlichen Kühlergrill des Kraftfahrzeugs und einem Kühler des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Bevorzugt kann dabei die Luftzufuhreinstellvorrichtung mit der drehbaren Klappe möglichst nahe zu, bzw. unmittelbar hinter dem Kühlergrill angeordnet sein. Je näher die drehbare Klappe zu dem Kühlergrill bzw. zu einer Fahrzeugaußenhaut angeordnet ist, umso größer ist ein aerodynamischer Effekt der Luftzufuhreinstellvorrichtung bei geschlossener Klappe. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung kann auch mehrere nebeneinander oder übereinander angeordnete Klappen aufweisen. Dabei kann jede Klappe einen eigenen Verriegelungsmechanismus aufweisen. Es ist auch möglich, dass die mehreren Klappen miteinander mechanisch gekoppelt sind und der Verriegelungsmechanismus einer Klappe damit für alle Klappen wirkt.
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Ferner hat erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug bzw. ein Kraftfahrzeugvorderwagen eine wie vorstehend beschriebene Luftzufuhreinstellvorrichtung.
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Vorstehend genannte weitere Merkmale der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
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Es folgt eine Kurzbeschreibung von Figuren.
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1 ist eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht einer Klappe einer Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische perspektivische teilweise geschnittene Ansicht eines Verriegelungsmechanismus der Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine schematische geschnittene Seitenansicht des Verriegelungsmechanismus der Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Verriegelungsmechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine drehbare Klappe 3. Die Klappe 3 ist zur Anordnung hinter einem Kühlergrill des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung mit der Klappe 3 kann eine Luftzufuhr zu einem Kühler des Kraftfahrzeugs während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs geeignet durch Drehen der Klappe 3 einstellen. Die Klappe 3 ist um eine Drehachse 31 drehbar, die einer Symmetrieachse der Klappe 3 entspricht. Die Klappe 3 ist an ihren Enden über Lager 33 und 35 in einer Trägerstruktur 5, die 1 nicht dargestellt jedoch in den anderen Figuren abschnittsweise gezeigt ist, gelagert. Die Trägerstruktur 5 kann Bestandteil des Kühlergrills sein oder ein hinter dem Kühlergrill angeordneter Luftdurchgangskanal sein. Die Klappe 3 kann zwischen einer vollständig offenen Stellung zu einer vollständig geschlossenen Stellung gedreht werden und kann Zwischenstellungen zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung einnehmen. In der vollständig geschlossenen Stellung ist ein Luftstrom durch den Luftdurchgang minimiert, während in der vollständig geöffneten Stellung ein Luftstrom durch den Luftdurchgang maximiert ist. Die Klappe 3 ist durch einen nicht dargestellten Antrieb drehbar.
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Die Luftzufuhreinstellvorrichtung weist einen konzentrisch zur Drehachse 31 der Klappe 3 angeordneten Verriegelungsmechanismus 7 auf, der in 2 bis 4 detaillierter dargestellt ist. Mittels des Verriegelungsmechanismus 7 kann ein Verdrehen der Klappe 3 unabhängig von dem Antrieb der Klappe 3 durch Verriegelung in bestimmten Positionen verhindert werden. Hierzu weist der Verriegelungsmechanismus 7 einen Linearaktuator in Form eines Drahtes 71 auf, der aus einer Formgedächtnislegierung ausgebildet ist. Der Draht 71 ist an einen nichtgezeigten Stromkreis angeschlossen und kann mit Strom beaufschlagt werden, so dass er seine Länge verändert. Insbesondere wird eine Länge des Drahtes 71 verkürzt, wenn durch den Draht 71 Strom fließt und er dadurch erwärmt wird. Der Draht 71 ist mit einem konzentrisch zu der Drehachse 31 angeordneten Verriegelungselement 73 gekoppelt. Das Verriegelungselement 73 ist entlang der Drehachse 31 der Klappe 3 verschiebbar angeordnet. Insbesondere ist das Verriegelungselement 73 derart mit dem Draht 71 gekoppelt, dass das Verriegelungselement 73 durch den Draht verschiebbar ist. Bei einer Verkürzung des Drahts 71 zieht dieser das Verriegelungselement 73 in die Verriegelungsrichtung. Ferner ist das Verriegelungselement 73 mit einer Schraubenfeder 75 gekoppelt, die entgegen des Linearantriebs wirkt. Die Schraubenfeder 75 ist ebenfalls konzentrisch zu der Drehachse 31 angeordnet.
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Sowohl die Schraubenfeder 75 als auch der Draht 71 sind im Wesentlichen in einem Gehäuse untergebracht, das wiederum in der Klappe 3 aufgenommen ist und mit der Klappe 3 starr verbunden ist. Während der Linearantrieb 71 mit der Schraubenfeder 75 im Wesentlichen zusammen mit der Klappe 3 auf einer ersten Seite der Trägerstruktur 5 angeordnet ist, ist das Verriegelungselement 73 im Wesentlichen auf einer zweiten Seite der Trägerstruktur 5 angeordnet.
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Wie in 3 und 4 gezeigt ist, weist das Verriegelungselement 73 eine Verzahnung auf, die es ermöglicht mit einer trägerstrukturseitigen Verzahnung 51 einzugreifen. Insbesondere ist die Verzahnung derart ausgebildet, dass das Verriegelungselement 73 an verschiedenen Winkelpositionen mit dem Verzahnungselement 51 eingreifen kann und damit die Klappe 3 in verschiedenen Stellungen verriegeln kann.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wirkt der Linearaktuator in Form des Drahtes 71 bei Stromzufuhr in eine Verriegelungsrichtung des Verriegelungselements 73. Mit anderen Worten zieht der Draht 71 das Verriegelungselement 73 in Richtung der Trägerstruktur 5 bzw. der an der Trägerstruktur fixierten Verzahnung 51. Dabei wirkt der Draht 71 entgegen einer Druckkraft der Feder 75. Ist der Draht 71 nicht bestromt, dehnt sich der Draht 71 aus und die Feder 75 drückt das Verriegelungselement 73 von der Trägerstruktur 5 bzw. der Verzahnung 51 weg, so dass das Verriegelungselement 73 außer Eingriff kommt. Wenn das Verriegelungselement 73 außer Eingriff ist, kann sich die Klappe 3 frei drehen.
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Es ist jedoch grundsätzlich auch eine andere Anordnung möglich, bei der der Linearaktuator bei Aktivierung in die Entriegelungsrichtung des Verriegelungselements wirkt. Ebenso sind andere Linearaktuatoren zum Verschieben des Verriegelungselements möglich. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung kann ferner mehrere drehbare Klappen aufweisen, die gekoppelt sind, oder jeweils einen eigenen Verriegelungsmechanismus aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004026419 A1 [0003, 0004]
