DE102021005616A1 - air control device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Luftregeleinrichtung (10) für einen Frontraum (12) eines Kraftwagens (14), mit einer am Kraftwagenbug (24) angeordneten Lufteinlassöffnung (26), welche mittels einer zwischen einer Schließstellung (S) und einer Offenstellung (O) mittels einer Antriebseinrichtung (22) verstellbaren Klappeneinrichtung (20) schließbar und zumindest teilweise öffenbar ist, wobei die Klappeneinrichtung (20) lediglich eine Klappe (28) aufweist, mittels welcher die Lufteinlassöffnung (26) verschließbar und öffenbar ist und welche mittels lediglich einem, in einem mittleren Bereich der Klappe (28) angeordneten Antrieb (30) der Antriebseinrichtung (22) zwischen der Schließstellung (S) und der Offenstellung (O) verstellbar ist.The invention relates to an air control device (10) for a front compartment (12) of a motor vehicle (14), with an air inlet opening (26) arranged on the front end (24) of the motor vehicle, which can be moved between a closed position (S) and an open position (O) by means of a drive device (22) adjustable flap device (20) can be closed and at least partially opened, the flap device (20) having only one flap (28) by means of which the air inlet opening (26) can be closed and opened and which by means of only one, in a central Area of the flap (28) arranged drive (30) of the drive device (22) between the closed position (S) and the open position (O) is adjustable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftregeleinrichtung für einen Frontraum eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an air control device for a front area of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
Bei bisherigen Baureihen von Kraftfahrzeugen wurden Luftregelsysteme beziehungsweise Luftregeleinrichtungen mit senkrechten oder waagerechten Lamellen eingesetzt. Um die Bautiefe des Systems zu reduzieren, wurde hierbei zur Realisierung der Öffnungsfläche eine hohe Anzahl von Lamellen eingesetzt. Hierbei weisen alle Ausführungsformen jeweiliger Luftregelsysteme insbesondere hohe Lamellenanzahlen auf, wodurch eine alternative Ausführungsform zur Ausgestaltung mit Lamellen so noch nicht offenbart ist.In previous model series of motor vehicles, air control systems or air control devices with vertical or horizontal fins were used. In order to reduce the overall depth of the system, a large number of slats were used to create the opening area. In this case, all embodiments of the respective air control systems have, in particular, a large number of lamellae, as a result of which an alternative embodiment to the configuration with lamellae has not yet been disclosed in this way.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftregeleinrichtung derart weiterzuentwickeln, dass diese eine Bauraumtiefe eines Kraftwagenbugs optimal genutzt wird, und dass diese dabei aus einer großen Klappe beziehungsweise einer Lamelle auf- und zuschwenkbar ausgebildet ist.The object of the invention is to further develop an air control device in such a way that it optimally utilizes the space depth of a motor vehicle front and that it is designed to be able to be pivoted open and closed from a large flap or a slat.
Diese Aufgabe wird mittels einer Luftregeleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved by means of an air control device with the features of patent claim 1 . Further advantageous configurations with favorable further developments are the subject matter of the dependent claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Luftregeleinrichtung für einen Frontraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Luftregeleinrichtung umfasst eine am Kraftwagenbug angeordnete Lufteinlassöffnung, welche mittels einer zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung mittels einer Antriebseinrichtung verstellbaren Klappeneinrichtung schließbar und zumindest teilweise öffenbar ist. Mit anderen Worten wird die Klappeneinrichtung mittels der Antriebseinrichtung gesteuert, sodass diese zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellbar ist, und somit die Lufteinlassöffnung, je nach Vorgabe, von einer Luftmasse beziehungsweise einem Luftstrom durchströmbar ist.One aspect of the invention relates to an air control device for a front area of a motor vehicle, in particular a passenger car. The air control device comprises an air inlet opening arranged at the front of the motor vehicle, which can be closed and at least partially opened by means of a flap device that can be adjusted between a closed position and an open position by means of a drive device. In other words, the flap device is controlled by the drive device so that it can be adjusted between the closed position and the open position, and an air mass or an air flow can thus flow through the air inlet opening, depending on the specification.
Um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Klappeneinrichtung lediglich eine Klappe aufweist, mittels welcher die Lufteinlassöffnung verschließbar und öffenbar ist. Zudem ist es mittels der Klappeneinrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels lediglich eines, in einem mittleren Bereich der Klappe angeordneten, Antriebs der Antriebseinrichtung, die Klappenrichtung zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellbar ist. Somit ist es möglich, mittels der Antriebseinrichtung das Verstellen der Klappeneinrichtung zu steuern, sodass die Luftregeleinrichtung, je nach Vorgabe, den Luftstrom durch die Lufteinlassöffnung steuert, sodass dieser in das Innere des Kraftwagenbugs gelangt beziehungsweise versperrt wird. Hierbei ist insbesondere eine einteilige durchgehende Klappe vorgesehen, welche durch die Lager einer Drehachse bezüglich Windlast im geschlossenen Zustand ausbalanciert wird. Dabei ergibt sich ein geringes Öffnungs-/Schließmoment beziehungsweise ist ein solches erforderlich. Mittels einer hohen Dichtigkeit ist zudem eine hohe aerodynamische Effizienz möglich. Weiterhin ist eine steife Kinematik durch eine einfache Drehachse und der einteiligen Klappe besonders vorteilhaft. Die Kinematik und die Aktuatorik sind mittig über die Klappe angeordnet, sodass ein hoher Intrusionsweg bei einem Aufprall bei geringer Geschwindigkeit (engl.) „Low Speed Crash“ möglich ist, wobei keinerlei Versperrung der Öffnungsfläche erzeugt wird, da die Klappe komplett aus dem Öffnungsbereich geschwenkt wird.In order to achieve the object of the invention, it is provided according to the invention that the flap device has only one flap, by means of which the air inlet opening can be closed and opened. In addition, it is provided according to the invention by means of the flap device that the flap direction can be adjusted between the closed position and the open position by means of only one drive of the drive device arranged in a central region of the flap. It is thus possible to use the drive device to control the adjustment of the flap device, so that the air control device, depending on the specification, controls the air flow through the air inlet opening so that it enters the interior of the motor vehicle front or is blocked. Here, in particular, a one-piece continuous flap is provided, which is balanced by the bearing of a rotary axis with respect to wind load in the closed state. This results in a low opening/closing moment, or such a moment is required. High aerodynamic efficiency is also possible thanks to high tightness. Furthermore, rigid kinematics are particularly advantageous due to a simple axis of rotation and the one-piece flap. The kinematics and actuators are arranged centrally above the flap, so that a large intrusion path is possible in the event of a low-speed crash, with no obstruction of the opening area being created, since the flap is pivoted completely out of the opening area will.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Rahmen aus einem Schaum und aus zwei Lagerböcken zusammengesetzt ist. Der Rahmen ist hierbei insbesondere zwischen einem Biegequerträger und einer Kompassstrebe, beziehungsweise einem Querträger in einer unteren Ebene eines Kraftwagens, und zwischen einer linken und einer rechten Z-Strebe angeordnet. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Rahmen sämtliche Komponenten der Luftregeleinrichtung anbringbar sind, wobei der Rahmen selber fest an dem Kraftwagenbug des Kraftwagens befestigt ist. Sowohl die Klappe als auch die Antriebseinrichtung sind wenigstens teilweise rotierbar an dem Rahmen befestigt, sodass die Bedienung beziehungsweise die Steuerung der Klappeneinrichtung an dem Rahmen funktionstüchtig ist. Zudem bildet der Rahmen auch die Lufteinlassöffnung, beziehungsweise begrenzt diese, wobei die Klappe die Lufteinlassöffnung im Wesentlichen vollständig abdeckt und somit in der Schließstellung an dem Rahmen bündig geschlossen bleibt. Die zwei Lagerböcke sind ebenfalls an den Kraftwagenbug, insbesondere an der linken und an der rechten Z-Strebe, verschraubt beziehungsweise befestigt, wobei diese an einer in Fahrzeugquerrichtung linken und rechten Seite des Rahmens angebracht sind beziehungsweise befestigt sind. In Fahrzeuglängsrichtung sind die zwei Lagerböcke sowohl links als auch rechts vor dem Rahmen angeordnet, wobei ein Teilbereich der jeweiligen Lagerböcke die Seitenwände beziehungsweise die inneren seitlichen Wände des Rahmens bereitstellen, an welchen die Lager für die Klappe angeordnet sind, und um welche die Klappe wenigstens teilweise rotierbar ist. Zudem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Rahmen aufgeschäumt ist, insbesondere mittels eines expandierten Polypropylen beziehungsweise eines EPP Werkstoffs. Dadurch wird eine Vorfixierung bereitgestellt, wodurch ein Gewichtspotential ermöglicht wird, beziehungsweise eine Gewichtsreduzierung, da hierbei kein Trägerrahmen notwendig ist. Zudem sind Klappe als auch Rahmen und Lagerböcke aus einem hochfesten Kunststoff ausgebildet, dies ist jedoch nicht zwingend. Eine Steifigkeit der Klappe als auch eine Stabilität der Lagerböcke und des Rahmens sind hierbei jedoch notwendig, sodass der Luftstrom im geschlossenen Zustand beziehungsweise in der Schließstellung versperrt ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the frame is composed of foam and two bearing blocks. In this case, the frame is arranged in particular between a bending cross member and a compass strut, or a cross member in a lower level of a motor vehicle, and between a left and a right Z strut. It is provided according to the invention that all components of the air control device can be attached to the frame, with the frame itself being firmly attached to the front end of the motor vehicle. Both the flap and the drive device are at least partially rotatably attached to the frame, so that the operation or the control of the flap device on the frame is functional. In addition, the frame also forms the air inlet opening or delimits it, with the flap essentially completely covering the air inlet opening covers and thus remains closed flush with the frame in the closed position. The two bearing blocks are also screwed or fastened to the front of the motor vehicle, in particular to the left and right Z-struts, with these being attached or fastened to a left and right side of the frame in the transverse direction of the vehicle. In the longitudinal direction of the vehicle, the two bearing blocks are arranged both on the left and on the right in front of the frame, with a partial area of the respective bearing blocks providing the side walls or the inner lateral walls of the frame on which the bearings for the flap are arranged and around which the flap is at least partially is rotatable. In addition, it is provided according to the invention that the frame is foamed, in particular by means of an expanded polypropylene or an EPP material. As a result, a pre-fixing is provided, whereby a weight potential is made possible, or a weight reduction, since no support frame is necessary in this case. In addition, the flap as well as the frame and bearing blocks are made of a high-strength plastic, but this is not mandatory. However, rigidity of the flap and stability of the bearing blocks and the frame are necessary here, so that the air flow is blocked in the closed state or in the closed position.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an der Klappe jeweilige Klappenflügel angeordnet sind, an welchen eine Drehachse ausgebildet ist, um welche die Klappe verschwenkbar ist, wobei die Drehachse in einem Abstand hinter der Klappe angeordnet ist. Die Drehachse an dem Klappenflügel ist hierbei an den jeweiligen Lagerböcken drehbar befestigt, sodass die Klappe zwischen der Schließstellung und der Offenstellung wenigstens teilweise schwenkbar ausgebildet ist. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that respective flap wings are arranged on the flap, on which an axis of rotation is formed about which the flap can be pivoted, the axis of rotation being arranged at a distance behind the flap. The axis of rotation on the flap wing is rotatably fastened to the respective bearing blocks, so that the flap is designed to be at least partially pivotable between the closed position and the open position.
Durch die Ausbildung der Klappenflügel als auch durch den Abstand ist hierbei eine Intrusion bei einem frontalen Aufprall bereitgestellt, bei welcher die Klappe und/oder die gesamte Luftregeleinrichtung wenigstens teilweise vom Kühlmodul entfernt bleiben und nicht direkt gegen diesen stoßen und/oder diesen beschädigen.
Weiterhin vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, in welcher die Klappe eine kreisbogenförmige Stirnseite aufweist, welche mit korrespondierenden, kreisbogenförmigen Führungsaufnahmen der Lagerböcke zusammenwirkt. Die insbesondere dadurch konvexe Ausgestaltungsform der Klappe beziehungsweise der Klappeneinrichtung ist insbesondere aerodynamisch, sodass bei einem Gegendruck in Fahrtrichtung nach vorne und somit bei einem Luftstrom, das Verstellen aus der Schließstellung in die Offenstellung, vereinfacht ausgebildet ist.The design of the flap wings and the spacing provide an intrusion in the event of a frontal impact, in which the flap and/or the entire air control device remain at least partially away from the cooling module and do not collide directly with it and/or damage it.
An embodiment of the invention in which the flap has an arc-shaped end face which interacts with corresponding arc-shaped guide receptacles of the bearing blocks has also proven to be advantageous. The configuration of the flap or the flap device, which is particularly convex as a result, is in particular aerodynamic, so that when there is counter-pressure in the forward direction and thus when there is an air flow, the adjustment from the closed position to the open position is simplified.
Weiterhin vorteilhaft hat sich ebenfalls eine Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, in welcher an der Klappe ein Spoilerelement angeordnet ist. Dieses Spoilerelement vereinfacht hierbei das Öffnen der Klappe, wodurch das Verstellen aus der Schließstellung in die Offenstellung vereinfacht wird. Dadurch wird insbesondere ein Luftwiderstand in der Verstellung vermindert, wobei das Spoilerelement als Luftabweiser anwendbar ist.An embodiment of the invention in which a spoiler element is arranged on the flap has also proven to be advantageous. In this case, this spoiler element simplifies the opening of the flap, as a result of which the adjustment from the closed position to the open position is simplified. As a result, air resistance in the adjustment is reduced in particular, with the spoiler element being usable as an air deflector.
Schließlich ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine Rotationsachse, einen ersten Hebel und einen vom ersten Hebel unterschiedlichen zweiten Hebel sowie eine erste Hebelachse und eine von der ersten Hebelachse unterschiedliche zweite Hebelachse aufweist. Der Antrieb rotiert um die Rotationsachse und bewegt hierbei den daran drehfest angeordneten ersten Hebel, welcher an einer ersten Hebelachse mit dem zweiten Hebel rotierbar verbunden ist. Durch die Rotation des Antriebs werden die Rotationsachse und die erste Hebelachse mittels des ersten Hebels mechanisch verbunden. Dadurch zieht der erste Hebel den zweiten Hebel und löst somit die Rotation des zweiten Hebels um die erste Hebelachse aus. Der zweite Hebel ist wiederum an der zweiten Hebelachse mit der Klappe rotierbar mechanisch verbunden. Durch den Zug des zweiten Hebels wird über zweite Hebelachse die Klappe um die zweite Hebelachse rotiert, und ist somit aus der Schließstellung in die Offenstellung verlagerbar. Durch eine gegenseitige Rotation an der Rotationsachse ist hierbei das Verstellen aus der Offenstellung in die Schließstellung ebenfalls möglich.Finally, another advantageous embodiment of the invention provides that the drive device has a rotation axis, a first lever and a second lever that is different from the first lever, as well as a first lever axis and a second lever axis that is different from the first lever axis. The drive rotates about the axis of rotation and in so doing moves the first lever which is arranged in a rotationally fixed manner thereon and which is rotatably connected to the second lever on a first lever axis. Due to the rotation of the drive, the axis of rotation and the first lever axis are mechanically connected by means of the first lever. As a result, the first lever pulls the second lever and thus triggers the rotation of the second lever about the first lever axis. The second lever is in turn rotatably mechanically connected to the flap at the second lever axis. By pulling the second lever, the flap is rotated about the second lever axis via the second lever axis and can thus be displaced from the closed position into the open position. The adjustment from the open position to the closed position is also possible here by mutual rotation on the axis of rotation.
In anderen Worten ist es möglich, mittels des Klappensystems beziehungsweise mittels der Luftleiteinrichtung, eine Versperrung des Öffnungsbereichs zu ermöglichen, wobei eine Klappe mit einer einfachen Drehachse an zwei Lagerböcken wenigstens teilweise rotiert wird. Durch die Gestaltung der Klappe mit geringer Bautiefe und einer Lagerstelle neben dem Kühler, ist die Rückverschiebung im Low Speed Crash sichergestellt. Zudem ist es vorteilhaft, dass eine geringe Anzahl von Montageteilen notwendig ist, was zur Reduzierung der Montagekosten führt. Durch eine Integration eines Spoilers in der Klappe kann die Öffnungsfläche optimiert werden.In other words, it is possible to enable the opening area to be blocked by means of the flap system or by means of the air guiding device, with a flap being rotated at least partially with a simple axis of rotation on two bearing blocks. The design of the flap with a low overall depth and a bearing point next to the cooler ensures that it is pushed back in a low-speed crash. In addition, it is advantageous that a small number of assembly parts is required, which leads to a reduction in assembly costs. The opening area can be optimized by integrating a spoiler in the flap.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawings. The features and feature combinations mentioned above in the description and below in the The features and feature combinations mentioned in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Dabei zeigen:
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1 eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftregeleinrichtung und deren Komponenten; -
2 eine Perspektivansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftregeleinrichtung in einer zusammengesetzten Ausführungsform; -
3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftregeleinrichtung in einer Schließstellung; -
4 einen weiteren Querschnitt der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftregeleinrichtung in einer Offenstellung; und -
5 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Luftregeleinrichtung mit einem an der Klappe angeordneten Spoilerelement.
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1 an exploded view of a first embodiment of an air control device according to the invention and its components; -
2 a perspective view of the embodiment of the air control device according to the invention in an assembled embodiment; -
3 a cross section of a further embodiment of the air control device according to the invention in a closed position; -
4 a further cross section of the embodiment of the air control device according to the invention in an open position; and -
5 a cross section of a further embodiment of the air control device with a spoiler element arranged on the flap.
Insbesondere soll hierbei sowohl eine durch den Rahmen 16 gebildete Lufteinlassöffnung 26 verschlossen und geöffnet, als auch ein Schutz eines Kühlmoduls im Frontraum 12 durch das optimale Nutzen der Bauraumtiefe ermöglicht werden. Dabei wird ein hoher Intrusionsweg bei einem Aufprall bei geringer Geschwindigkeit (engl.) „Low Speed Crash“ ermöglicht. Die Klappeneinrichtung 20 weist die lediglich eine Klappe 28 auf, mittels welcher die Lufteinlassöffnung 26 verschließbar und öffenbar ist und welche mittels lediglich einem, in einem mittleren Bereich der Klappe 28 angeordneten Antrieb 30 der Antriebseinrichtung 22 zwischen einer in
Die Antriebseinrichtung 22 weist eine Rotationsachse M auf, einen ersten Hebel 38 und einen vom ersten Hebel 38 unterschiedlichen zweiten Hebel 40, sowie eine erste Hebelachse H1 und eine von der ersten Hebelachse H1 unterschiedliche zweite Hebelachse H2 auf. Der Antrieb 30 rotiert um die Rotationsachse M entgegen des Uhrzeigersinns und bewegt hierbei den daran drehfest angeordneten ersten Hebel 38, welcher an der ersten Hebelachse H1 mit dem zweiten Hebel 40 rotierbar verbunden ist. Durch die Rotation des Antriebs 30 der Antriebseinrichtung 22 werden die Rotationsachse M und die erste Hebelachse H1 mittels des ersten Hebels 38 mechanisch verbunden. Dadurch zieht der erste Hebel 38 den zweiten Hebel 40 und löst somit die Rotation des zweiten Hebels 40 um die erste Hebelachse H1 aus. Der zweite Hebel 40 ist wiederum an der zweiten Hebelachse H2 mit der Klappe 28 rotierbar mechanisch verbunden. Durch den Zug des zweiten Hebels 40 wird die Klappe 28 an der zweiten Hebelachse H2 und um die Drehachse A rotiert, und ist somit aus der Schließstellung S in die Offenstellung O verlagerbar.The
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