DE10051835A1 - Fahrzeug-Bremsenkühlvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Bremsenkühlvorrichtung mit einem Kühlluftschacht, der von einer um eine Schwenkachse verschwenkbaren Klappe verschließbar ist, wobei ein Öffnen dieser Klappe durch die beim Abbremsen des Fahrzeuges auftretenden Beschleunigungskräfte bewirkt wird, während ein Schließen dieser Klappe durch einen turbinenartigen Wandler, der von Fahrtwind angetrieben wird, initiiert wird. Bevorzugt ist das Turbinenteil des turbinenartigen Wandlers stromab der Klappe im Kühlluftschacht angeordnet und über Getriebe sowie eine schaltbare Kupplung mit einem Verschwenkantrieb für die Klappe verbindbar. Dabei kann die Kupplung beim Öffnen der Klappe selbsttätig ausklinken und durch Ingangsetzen des Turbinenteils ggf. zeitverzögert geschlossen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Bremsenkühlvorrichtung mit einem Kühl­ luftschacht, der von einer um eine Schwenkachse verschwenkbaren Klappe verschließbar ist, wobei ein Öffnen dieser Klappe durch die beim Abbremsen des Fahrzeuges auftretenden Beschleunigungskräfte bewirkt wird, während ein Schließen dieser Klappe durch den Fahrtwind hervorgerufen wird.

Zum technischen Umfeld wird neben der GB 2 269 144 A insbesondere auf die DE 38 13 972 A1 verwiesen.

Bekannt ist eine Luftführung zur Kühlung der Vorderachs-Bremsen eines Fahrzeuges, insbesondere PKW's, wobei ein spezieller Kühlluftschacht mit einer Eintrittsöffnung in der sog. Frontschürze oder dem Fzg.-Unterboden vorgesehen ist, durch den ein Kühlluftstrom zur Bremse bzw. Bremsscheibe hingeleitet wird. Ist ein solcher Kühlluftschacht kontinuierlich offen, so erhöht dies nachteiligerweise den Luftwiderstand des Fahrzeugs, ferner verschmut­ zen die Bremsscheiben des Fahrzeugs und werden bei Regen verstärkt be­ netzt. Bekannt sind darüber hinaus Klappen in diesen Kühlluftschächten, die bspw. von einem Elektromotor oder einer Unterdruckdose oder einem Mag­ neten in gewünschter Weise bewegt werden können (vgl. bspw. die oben erstgenannte GB 2 269 144 A).

Um den mit derartigen Stellmotoren für die Klappenbetätigung verbundenen Aufwand zu vermeiden, ist in der eingangs zweitgenannten DE 38 13 972 A1 vorgeschlagen, die in einem Kühlluftschacht angeordnete Klappe über eine derartig außermittig angeordnete Schwenkachse verschwenkbar zu lagern, so dass die bei starken Verzögerungen des Fahrzeugs an der Klappe an­ greifenden Trägheitskräfte diese in ihre Öffnungsstellung schwenken, wäh­ rend in anderen Fahrzuständen der Fahrtwind die Klappe in ihre Schließstel­ lung zurückschwenkt.

Theoretisch erscheint eine derart einfache Klappenbetätigung sehr vorteil­ haft, jedoch zeigen sich Auslegungsprobleme bei der Umsetzung in die Pra­ xis, da bei bestimmten Fahrzuständen des Fahrzeugs auch ganz bestimmte Klappenpositionen gewährleistet sein sollen, die Klappe auch bei relativ ge­ ringen Fahrgeschwindigkeiten wieder in ihre geschlossene Position überführt werden soll und andererseits die Klappe nicht derart leicht verschwenkbar sein soll, dass sie kontinuierlich zwischen ihrer Offenstellung und Schließ­ stellung hin und her bewegt wird.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem be­ kannten Stand der Technik verbesserte Schließ-Vorrichtung für die Klappe aufzuzeigen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen turbinenartigen Wandler, der vom Fahrtwind angetrieben wird und die Schließbewegung der Klappe initiiert. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind im abhängigen Patentanspruch aufgelistet.

Erfindungsgemäß ist ein spezieller sog. Wandler vorgesehen, der unter Aus­ nutzung des Fahrtwindes die sich in ihrer Offenposition befindende Klappe in gewünschter Weise in ihre Schließposition bewegt. Dieser Wandler ist turbi­ nenartig ausgebildet und kann somit vom Fahrtwind angetrieben seine gewünschte Funktion erfüllen, wobei hinsichtlich der konkreten Ausführung deutlich größere Freiheiten bestehen als im bekannten Stand der Technik, d. h. es kann bspw. durch Vorsehen einer geeigneten Übersetzung sicherge­ stellt werden, dass die Klappe bereits bei relativ geringer Fahrgeschwindig­ keit geschlossen wird. Andererseits ist es auch möglich, durch eine spezielle Auslegung des Wandlers eine Schließbewegung der Klappe erst nach einer gewissen Zeitdauer oder in Abhängigkeit von anderen Randbedingungen hervorzurufen. Beispielsweise kann durch diesen Wandler die Klappe auch in einer gewünschten Position gehalten werden, wobei der Aufwand zum Verschwenken der Klappe vorteilhafterweise weiterhin gering ist, nachdem der Wandler durch seine turbinenartige Arbeitsweise bzw. Gestaltung die hierfür erforderliche Energie aus dem Fahrtwind gewinnt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Turbinenteil des turbinenartigen Wandlers stromab der Klappe im Kühlluftschacht angeordnet und über ein Getriebe sowie eine schaltbare Kupplung mit einem Ver­ schwenkantrieb für die Klappe verbindbar, wobei die schaltbare Kupplung beim Öffnen der Klappe selbsttätig ausklinken kann, während durch ein In­ gangsetzen des Turbinenteils die Kupplung ggf. zeitverzögert geschlossen wird. Dabei kann ein Zusatzgewicht an der Klappe deren Öffnen in der ge­ wünschten Weise veranlassen.

Hierzu wird auch auf die beigefügten Prinzipskizzen eines bevorzugten Aus­ führungsbeispieles verwiesen, welche im folgenden erläutert werden. In den Fig. 1a, 2a dargestellt ist jeweils ein Längsschnitt durch einen erfin­ dungsgemäßen Kühlluftschacht 1 zur Führung eines Kühlluftstromes 8 zur Vorderachsbremse eines Kraftfahrzeuges, wobei in Fig. 1a der Kühlluft­ schacht 1 von einer Klappe 2 verschlossen ist, die sich in Fig. 2a in ihrer Of­ fen-Position befindet. Die Fig. 1b, 2b zeigen die jeweilige Ansicht von vorne auf den Kühlluftschacht 1, d. h. eine Ansicht gemäß Pfeil 8.

Der Einfachheit halber nicht dargestellt ist somit weder das Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug, an welchem sich die erfindungsgemäße Bremsenkühl­ vorrichtung befindet, noch die bevorzugt an der Fzg.-Vorderachse vorgese­ hene Bremse, welche mittels eines Kühlluftstromes, der durch den Kühlluft­ schacht 1 gemäß Pfeilrichtung 8 von links nach rechts geführt wird, gekühlt werden soll (Fig. 2a, 2b) bzw. nicht mit Kühlluft 8 beaufschlagt werden soll, wozu dann eine bzw. die bereits erwähnte Klappe 2 den Kühlluftschacht 1 verschließt (Fig. 1a, 1b). Dabei wird der Kühlluftstrom 8 aus dem bei bewegtem Fahrzeug auftretenden Fahrtwind gewonnen bzw. von diesem abgezweigt, so dass sich das Fahrzeug gegen Pfeilrichtung 8 bewegt.

Wie ersichtlich ist die Klappe 2 um eine Schwenkachse 7 verschwenkbar im Kühlluftschacht 1 gelagert, wobei die Schwenkachse 7 hier asymmetrisch, d. h. außermittig durch die Klappe 2 verläuft. Hier auf der der Anströmseite abgewandten Rückseite der Klappe 2 ist ein Zusatzgewicht 3 vorgesehen, durch dessen Masse sowie Positionierung festgelegt werden kann, bei wel­ cher Verzögerung die zunächst geschlossene Klappe 2 öffnet. Da die Fahrt­ richtung des Fahrzeugs - wie bereits erwähnt - der Pfeilrichtung 8 entgegen­ gerichtet ist, wirken bei einem Abbremsen des Fahrzeugs (negative) Be­ schleunigungskräfte auf das Zusatzgewicht 3 sowie auf die Klappe 2, so dass die zunächst geschlossene Klappe 2 (vgl. Fig. 1a) durch diese Be­ schleunigungskräfte gemäß Pfeilrichtung 10 in ihre in Fig. 2a dargestellte Offenposition verschwenkt wird.

Selbstverständlich ist ein nicht dargestellter Anschlag vorgesehen, der ver­ hindert, dass die Klappe 2 bei dieser geschilderten Öffnungsbewegung wei­ ter als in die dargestellte (horizontale) Lage verschwenkt wird, ebenso wie Anschläge 9 an der Innenwand des Kühlluftschachtes 1 vorgesehen sind, die die geschlossene Klappe 2 (vgl. Fig. 1a) unter Einwirkung des Fahrtwin­ des 8 bzw. des auf die geschlossene Klappe 2 auftreffenden Kühlluftstromes 8 in ihrer geschlossenen Position halten d. h. die verhindern, dass die ge­ schlossene Klappe 2 vom auftreffenden Fahrtwind 8 gegen Pfeilrichtung 10 verschwenkt und somit geöffnet wird.

Um die Klappe 2 ausgehend von ihrer geöffneten Position nach Fig. 2a ge­ gen Pfeilrichtung 10 in ihre geschlossene Position nach Fig. 1a zurück zu verschwenken, ist ein sog. turbinenartiger Wandler vorgesehen, der vom Fahrtwind 8 bzw. vom Kühlluftstrom 8 selbst angetrieben wird und diese Klappen-Schließbewegung initiiert. Dieser sog. Wandler besteht aus einem Turbinenteil 4, welches hier sowie bevorzugt stromab der Klappe 2 im oder am Kühlluftschacht 1 angeordnet ist, und welches bei Beaufschlagung mit dem Kühlluftstrom 8 in eine Drehbewegung gemäß Pfeilrichtung 11 (vgl. Fig. 2b) versetzt wird. Über eine nicht näher bezeichnete Welle wird diese Drehbewegung in ein in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 5 bezeichne­ tes Getriebe eingeleitet, das letztlich mit der Schwenkachse 7 der Klappe 2 in Verbindung steht bzw. über eine nicht näher dargestellte Kupplung 6 in Verbindung bringbar ist. Ist diese Kupplung 6 geschlossen, so wird ausgelöst durch die Drehbewegung 11 des Turbinenteils 4 die zunächst geöffnete Klappe 2 gegen Pfeilrichtung 10 in ihre geschlossene Position verschwenkt.

Bevorzugt wird diese Kupplung 6, die bei einer Öffnungsbewegung der Klappe 2 gemäß Pfeilrichtung 10 selbsttätig ausklinken kann, bei einem dar­ auf folgenden Ingangsetzen des Turbinenteils 4 selbsttätig geschlossen, wo­ bei dieses Schließen durch Vorsehen eines geeigneten Mechanismus zeit­ verzögert erfolgen kann. Im übrigen ist auch durch die Übersetzung im Ge­ triebe 5 einstellbar, wie fange die Klappe 2 zumindest noch teilweise geöffnet bleibt, nachdem die Schließbewegung in Gang gesetzt wurde, d. h. wie schnell die Klappe 2 aus ihrer Offenposition in die Schließposition bewegt wird.

Da das Turbinenteil 4 stromab der Klappe 2 im Kühlluftschacht 1 angeordnet ist, wird dieses vorteilhafterweise nur dann mit einem (Kühl-)Luftstrom 8 be­ aufschlagt, wenn das Turbinenteil Arbeit verrichten, nämlich die Klappe 2 in ihre Schließposition bewegen soll. Dies bedingt jedoch, dass dann, wenn die Klappe 2 gegen Pfeilrichtung 10 bereits nahezu in ihre Schließposition ge­ schwenkt ist, das Turbinenteil 4 kaum mehr mit einem Luftstrom beauf­ schlagt wird. Dann jedoch kann die vollständige Schließbewegung der Klap­ pe 2 im wesentlichen alleine durch den auf die (in Fig. 1a linksseitige) Klap­ pen-Vorderseite auftreffenden Fahrtwind 8 veranlasst werden. Aus diesem Grunde ist - wie an sich bekannt - die Schwenkachse 7 asymmetrisch bezüg­ lich der Klappe 2 vorgesehen. Dabei kann ggf. auch alleine durch die Lage des Klappen-Schwerpunktes bezüglich der Schwenkachse 7 eine gewünsch­ te durch eine negative Beschleunigung hervorgerufene Öffnungs- Verschwenkbewegung der Klappe 2 initiiert werden, ohne dass das Zusatz­ gewicht 3 benötigt wird, wie überhaupt eine Vielzahl von Details insbesonde­ re konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbei­ spiel gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Beispielsweise kann das Zusatzgewicht 3 an der jeweils günstigten Stelle angeordnet sein und die Schwenkachse 7 auch symmetrisch durch die Klappe verlaufen. Ferner kann der sog. turbinenartige Wandler auch außer­ halb des Kühlluftschachtes 1, bspw. in einem Nebenkanal oder dgl., liegen. Stets erhält man mit relativ geringem Aufwand und insbesondere ohne die Notwendigkeit einer separaten Energiezufuhr eine Fahrzeug-Bremsen­ kühlvorrichtung, die sich optimal auf die tatsächlichen Anforderungen einstel­ len lässt.

Claims (2)

1. Fahrzeug-Bremsenkühlvorrichtung mit einem Kühlluftschacht, der von einer um eine Schwenkachse verschwenkbaren Klappe verschließbar ist, wobei ein Öffnen dieser Klappe durch die beim Abbremsen des Fahrzeuges auftretenden Beschleunigungskräfte bewirkt wird, wäh­ rend ein Schließen dieser Klappe durch den Fahrtwind hervorgerufen wird, gekennzeichnet durch einen turbinenartigen Wandler, der von Fahrt­ wind angetrieben wird und die Schließbewegung der Klappe initiiert.

2. Fahrzeug-Bremsenkühlvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:
ein Turbinenteil des turbinenartigen Wandlers ist stromab der Klappe im Kühlluftschacht angeordnet
über ein Getriebe sowie eine schaltbare Kupplung ist das Tur­ binenteil mit einem Verschwenkantrieb für die Klappe verbind­ bar
die schaltbare Kupplung klinkt beim Öffnen der Klappe selbsttä­ tig aus
durch ein Ingangsetzen des Turbinenteils wird die Kupplung ggf. zeitverzögert geschlossen
ein Zusatzgewicht an der Klappe veranlasst deren Öffnen in der gewünschten Weise.