DE10137175A1

DE10137175A1 - Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung, mit einem Verschlusselement zum Verschließen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung

Info

Publication number: DE10137175A1
Application number: DE10137175A
Authority: DE
Inventors: Guenther Bauer; Corinna Bronisch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung 5, mit einem Verschlusselement 9 zum Verschließen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung 5 und mit Stellmitteln 15 zum Verstellen der Lage des Verschlusselements 9 gegenüber der Öffnung zum Schließen und/oder zum Öffnen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung 5, wobei die Stellmittel 15 einen Hubkolbenstellzylinder 10 aufweisen, in welchem der Kolben 11 über ein im Hubkolbenzylinder 10 befestigtes Stellelement 15 aus einer Formerinnerungslegierung zur temperaturabhängigen Verstellung mit dem Zylindergehäuse in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung, mit einem Verschlusselement zum Verschließen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung sowie eine Vorrichtung zum Verstellen der Lage eines Verschlusselements einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung gegenüber der Be- und/oder Entlüftungsöffnung in einer Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs zum Schließen und/oder zum Öffnen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung in Abhängigkeit von der Temperatur.
Aus der DE 36 43 055 C1 ist bereits eine Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der Luftübertrittsöffnungen innerhalb der Motorkapsel mit Hilfe von Verschlusszungen verschlossen bzw. geöffnet werden. Die Verschlusszonen sind selbst aus einer Formerinnerungslegierung ausgebildet. In Abhängigkeit von der Temperatur deformieren sich die Verschlusszungen und geben dabei die Öffnung frei bzw. verschließen sie. Jede Verschlusszunge muss dabei als temperaturverformendes Bauteil individuell auf die jeweils zu verschließende Öffnung und auf den bei der Öffnung freizugebenden Öffnungsweg angepasst ausgebildet sein, so dass der Aufwand zur individuellen Erzeugung der temperaturabhängig verschließenden Verschlusselemente sehr hoch ist.
Der Einsatz derartiger selbstverformender Verschlussklappen ist durch die Art der zu verschließenden Öffnung sowie durch den zur Verfügung stehenden Bauraum beschränkt und lässt sich für viele Verschlusstypen kaum verwirklichen. So ist beispielsweise ein Einsatz im Zusammenhang mit Verschiebeverschlüssen wenn überhaupt, nur mit erheblichem zusätzlichen Aufwand möglich. Ein Austausch des Verstellelements erfordert darüber hinaus jeweils den Zugang zur Verschlussöffnung selbst, so dass eine Wartung oder eine Veränderung des Verschlussmechanismus' lediglich an einfach zugänglichen Stellen mit vertretbarem Aufwand möglich ist. Ein Einsatz derartiger temperaturabhängiger Verschlusszungen an schwer zugänglichen Positionen macht Veränderungen des Verschlussmechanismus', ein Nachjustieren oder Wartungsarbeiten nur mit erheblichem zusätzlichen Aufwand möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit geringem Aufwand temperaturabhängiges Öffnen oder Verschließen von Be- und/oder Entlüftungsöffnungen in einer Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs sicher und den jeweiligen individuellen Bedürfnissen entsprechend zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird das Problem durch die Ausbildung einer Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Ausbildung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur wird die Form des Stellelements im Hubkolbenzylinder verändert und hierdurch der Kolben gegenüber dem Hubkolbenstellzylinder hinsichtlich seiner Position verändert. Die temperaturabhängige Formveränderung des Stellelements erzeugt somit einen temperaturabhängigen Stellweg zwischen Kolben- und Hubkolbenstellzylinder. Dieser Stellweg wird weitgehend unabhängig von der jeweiligen Lage der Verschlussöffnungen und der zum Öffnen oder zum Verschließen der Verschlussöffnungen vorgesehenen Verschlusselemente eingestellt und kann mittels einfacher Stellmechanismen zum Verändern der Position des Verschlusselementes gegenüber der Öffnung zum Öffnen und/oder zum Schließen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung übertragen werden. Weitgehend unabhängig von der individuell gewünschten Form der Öffnung sowie vom individuell gewünscht ausgebildeten Verschlusselement kann somit durch die temperaturabhängige Stellwegeinstellung des Hubkolbenstellzylinders die zu öffnende bzw. zu schließende Öffnung geschlossen bzw. geöffnet werden. Das Stellelement aus Formerinnerungslegierung kann weitgehend unabhängig von den Anforderungen an Form und Lage des Verschlusselements optimiert für die Stellwegveränderung ausgebildet werden. Der Hubkolbenstellzylinder kann so positioniert werden, dass er gut zugänglich ist, selbst wenn die Öffnung bzw. das Verschlusselement der Öffnung schwer zugänglich sind. Wartung, Austausch oder Veränderung des temperaturabhängigen Schließverlaufs kann somit einfach ermöglicht werden. So kann beispielsweise der Hubkolbenstellzylinder einfach gegen einen anderen Hubkolbenstellzylinder mit einem Stellelement mit anderem Formerinnerungsverhalten ausgetauscht werden.
Bevorzugt ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2, wodurch eine Vorspannung im Hubkolbenzylinder ermöglicht wird. Die Zuverlässigkeit des Öffnungs- und Schließverhaltens kann hierdurch verbessert werden. Darüber hinaus kann bei Verwendung einer Federjustage hierdurch der Verschlussmechanismus in einfacher Weise feinjustiert und auch nachjustiert werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3. Das Formerinnerungsmaterial wirkt zwischen Kolbenzylinder und Hubkolben über einen relativ großen Weg und mit einer relativ großen Kraft bei kleinem Querschnitt. Auf diese Weise kann bei geringem Gewicht des Stellelements der Stellweg des Hubkolbenzylinders in Abhängigkeit von der Temperatur sehr genau und zuverlässig ansprechend ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4.
Die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 ermöglicht eine sehr zuverlässige Kraftübertragung, die durch die Formveränderung des Stellelements zwischen Hubkolbenzylinder und Kolben die Stellwegseinstellung bewirkt. Die Zuverlässigkeit des sich in Abhängigkeit von der Temperatur einstellenden Stellwegs wird hierdurch begünstigt.
Die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 ermöglicht in einfacher Weise ein zuverlässiges Zusammenwirken zwischen vorspannender Rückstellfeder und Stellelement.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7.
Die Ausbildungen gemäß den Merkmalen der Ansprüche 8 und 9 stellen bevorzugte Ausführungen dar. Je nach Positionierung des Stellelements und der Rückstellfeder kann der Stößel Zug- oder Druckkräfte ausüben.
Besonders einfach und zuverlässig ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10. Auf diese Weise ist sehr einfach eine Formveränderung des Stellelements bei geringem Gewicht des Stellelements über eine sehr große Länge möglich, die in einen vergleichsweise kurzen Stellweg umgewandelt wird. Darüber hinaus ist neben einem Stellelement mit temperaturabhängiger Längenveränderung des faden- oder bandförmigen Stellelements auch ein Einsatz eines Stellelements möglich, das eine temperaturabhängige Verbiegung aus seiner zur faden- oder bandförmigen Ausrichtung parallelen Längsrichtung erfährt. Auch eine Kombination aus Längenveränderung und Verbiegung ist denkbar.
Die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 ermöglicht eine konzentrische Ausbildung zur Kolbenstange.
Bevorzugt ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1a/1b die schematische Darstellung einer Motorabdeckung mit erfindungsgemäßen Verschlussmechanismus einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung, wobei Fig. 1b die Motorabdeckung mit geöffneter und Fig. 1a die Motorabdeckung in geschlossener Stellung zeigt;
Fig. 2a/2b den Kolbenzylinder von Fig. 1a/1b in vergrößerter Darstellung in den zwei verschiedenen Stellwegpositionen von Fig. 1a/1b; und
Fig. 3a/3b eine Darstellung zur Erläuterung der Stellwegsübertragung auf das Verschlusselement in den beiden Stellwegspositionen von Fig. 1a/1b
Fig. 1a und 1b zeigen in schematischer Schnittdarstellung den Vorderbau eines Kraftfahrzeugs, wobei im Motorraum 2 lediglich der Motor 3 und das Getriebe 4 dargestellt sind. Der Motorraum 2 ist nach oben hin von der Motorhaube 6, nach vorne von der Frontabdeckung 8 und nach unten durch eine Kapselung 7 bekannter Art abgedeckt. In der Kapselung 7 ist eine Belüftungsöffnung 5 ausgebildet. Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, ist senkrecht zur Fahrtrichtung gesehen beiderseits der Luftöffnung 5 in der Motorkapsel oder alternativ hierzu im Fahrzeuggestell jeweils ein Lagerbock 20 bzw. 19 ausgebildet. Eine Luftschaufel 9 ist über Schwenkbolzen 21, 22 in beiden Lagerböcken 19, 20 schwenkbar gelagert ausgebildet. An der Lagerschaufel ist über einen Lagerbock 26 mit einem Bolzen 27 eine Verlängerungsstange 23 des Zylindergehäuses eines Hubkolbenzylinders 10 schwenkbar gelagert. Im Zylindergehäuse des Hubkolbenzylinders 10 ist in axialer Richtung des Hubkolbenzylinders ein Kolben 11 mit einer an der zur Verlängerungstange 23 wegweisenden Stirnseite des Kolbenstellzylinders 10 ausgebildeter Kolbenstange 12 verschiebbar gelagert. Die Kolbenstange 12 ist an ihrem vom Kolben 11 wegweisendem Ende außerhalb des Hubkolbenzylinders über einen Schwenkbolzen 25 in einem Lagerbock 24, der an der Motorkapsel 7 oder am Fahrzeuggestell ausgebildet ist, schwenkbar gelagert.
Wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist, ist im Hubkolbenzylinder 10 zwischen dem inneren Zylinderboden 13 an der zur Verlängerungsstange 23 weisenden Stirnfläche des Zylinders und der Kolbenstirnfläche 14 eine Spiralfeder aus Formgedächtnislegierungsmaterial bekannter Art konzentrisch zur Hubkolbenzylinder-Mittelachse angeordnet gelagert. Auf der gegenüber liegenden Seite des Kolbens im Hubkolbenzylinder ist zwischen einem Federlager 16 im Hubkolben und einem Federlager 17 in der Stirnfläche des Zylinders eine Rückstellfeder - beispielsweise in Form einer Spiralfeder, welche koaxial um die Kolbenachse 12 wendelförmig gewickelt ist - gelagert.
Bei niedrigen Temperaturen im Motorraum im Bereich des Stellzylinders, beispielsweise bei 30°C, ist die Spiralfeder 15 - wie in Fig. 2a dargestellt ist - in Längsrichtung des Hubkolbenzylinders lang gestreckt, so dass der Kolben durch die Kraft der Feder 15 entgegen der rückstellwirkenden Kraft der Rückstellfeder sehr nahe an das Federlager 17 im Hubkolbenzylindergehäuse geschoben ist.
Wie in den Fig. 1a und 3a zu erkennen ist, ist hierdurch die Luftschaufel 9 über die Verlängerungsstange 23 und die Schwenklager 26, 27 um die Schwenkbolzen 19 und 20, die kolinear zueinander ausgerichtet sind, so weit verschwenkt, dass die Luftschaufel 9 die Öffnung 6 vollständig verschließt.
Soweit die Temperatur im Motorraum im Umgebungsbereich des Zylinders ansteigt, zieht sich die Feder 15 zusammen, so dass sich der Kolben 14 aufgrund der rückstellenden Kraft der Rückstellfeder 18 innerhalb des Zylindergehäuses von der Federlagerfläche 17 entfernt und der Stirnfläche im gegenüber liegenden Zylinderboden nähert. Hierdurch wird über die Verlängerungsstange 23 und die Lager 26, 27 die Luftschaufel 9 um die Schwenkbolzen 19, 21, 22 der Lager 19, 20 verschwenkt und die Öffnung zunehmend freigegeben. So ist beispielsweise bei einer Temperatur von 80°C - wie in Fig. 2b dargestellt ist - die Feder 15 auf ihre kürzeste Länge gestaucht und - wie in den Fig. 1b und 3b dargestellt ist - die Öffnung so weit freigegeben, dass die Luftschaufel 9 ihre optimale Ablenkungswirkung für den kühlenden Fahrtwind in den Motorraum einnimmt.
Soweit die Temperaturen im Motorraum im Umgebungsbereich des Zylinders 10 wieder absinken, streckt sich die Feder 15 aufgrund ihres Formveränderungsvermögens und stößt den Kolben 11 entgegen der rückstellenden Federkraft der Rückstellfeder 18 wieder in Richtung des Federlagers 17. Auf diese Weise wird - wie oben dargestellt - die Luftschaufel 9 entsprechend der fallenden Temperatur zunehmend zurückgeschwenkt, wodurch die ablenkende Wirkung der Luftschaufel 9 für den Fahrtwind reduziert und die Öffnung 5 zunehmend verschlossen wird. Bei Erreichen der Verschlusstemperatur - beispielsweise bei 30°C - im Umgebungsbereich des Zylinders ist der Zustand der Fig. 1a, 2a, 3a wieder erreicht und die Öffnung 5 vollständig verschlossen.
Auch wenn im vorliegenden Beispiel lediglich eine Öffnung 5, eine Luftschaufel 9 und ein Hubkolbenzylinder 10 dargestellt ist, ist es selbstverständlich möglich, auch eine Öffnung 5 durch mehrere Luftschaufeln, die neben einander angeordnet sind, zu verschließen. Ebenso ist es möglich, mehrere Öffnungen jeweils mit einer Luftschaufel zu verschließen. Es ist denkbar, jede Luftschaufel mit einem eigenen Hubkolbenzylinder 10 zu verbinden, wodurch ein unterschiedliches Temperaturöffnungs- und -schließverhalten für jede einzelne Luftschaufel ermöglicht werden kann. Es ist auch denkbar, über einen einzigen Hubkolbenzylinder 10 über parallel wirkende Stellmechanismen bekannter Art mehrere Luftschaufeln zu öffnen und zu schließen.
Je nach individuellen Anforderungen ist es möglich, anstelle der dargestellten Luftschaufel 9 mittels schwenkbarer Lüftungsklappen so mit einem Hubkolbenzylinder 10 zu verbinden, dass sie zur Lüftung nach innen zum Motorraum hin öffnen oder aber diese so auszubilden, dass sie nach außen vom Fahrzeug weg hin öffnen.
Es ist auch möglich, derartige Lüftungsklappen in anderen Abdeckungsbereichen des Motorraums vorzusehen. So sind derartige Öffnungsmechanismen beispielsweise im Bereich der Motorhaube oder aber in seitlichen Abdeckungsbereichen oder auch im Bereich einer Frontabdeckung des Motorraums - falls erforderlich - möglich.
Die Verlängerungsstange 23 Hubkolbenzylinders kann auch mit einem verschiebbaren Verschlusselement zum Verschließen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung verbunden werden. Ein temperaturabhängiges Verändern der Feder 15 führt dann über die Verlängerungsstange 23 zum Verschieben des Schiebeverschlusses und somit zur Freigabe der Be- und/oder Entlüftungsöffnung. Ebenso wird bei niedrigen Temperaturen das Zusammenziehen der Spiralfeder 15 über die Verlängerungsstange 23 eine Verschiebung des Verschließelementes und somit ein Verschließen der Öffnung nach sich ziehen.
Es ist auch denkbar, jeweils die Verlängerungsstange 23 mit der Motorabdeckung oder mit dem Fahrzeuggestell zu verbinden und stattdessen die Hubkolbenstange 12 mit dem jeweiligen Verschlusselement - beispielsweise mit der Luftschaufel 9 - zu verbinden.
Die Spiralfeder 15 ist aus einer drahtförmigen Verformänderungslegierung bekannter Art hergestellt. So ist sie beispielsweise aus einer Nickel-Titan- Legierung bekannter Art hergestellt. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Vorderbau eines Kraftfahrzeugs
2 Motorraum
3 Motor
4 Getriebe
5 Öffnung
6 Motorhaube
7 Motorkapselung
8 Frontabdeckung
9 Luftschaufel
10 Hubkolbenstellzylinder
11 Kolben
12 Kolbenstange
13 Zylinderboden
14 Kolbenstirnfläche
15 Form-Gedächtnis-Feder
16 Federlager
17 Federlager
18 Rückstellfeder
19 Lagerbock
20 Lagerbock
20 Lagerbock
21 Lagerbolzen
22 Lagerbolzen
23 Verlängerungsstange
24 Lagerbock
25 Bolzen
26 Lagerbock
27 Bolzen

Claims

1. Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung, mit einem Verschlusselement zum Verschließen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung und mit Stellmitteln zum Verstellen der Lage des Verschlusselements gegenüber der Öffnung zum Schließen und/oder zum Öffnen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel einen Hubkolbenstellzylinder (10) aufweisen, in welchem der Kolben (11) über ein im Hubkolbenzylinder (10) befestigtes Stellelement (15) aus einer Formerinnerungslegierung zur temperaturabhängigen Verstellung mit dem Zylindergehäuse in Wirkverbindung steht.

2. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1, wobei der Kolben (11) zusätzlich mit einer im Hubkolbenzylinder (10) gelagerten Rückstellfeder (18) in Wirkverbindung steht.

3. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 oder 2, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte Stellelement (15) ein faden- oder bandförmiges Stellelement aus einer Formerinnerungslegierung ist.

4. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von Anspruch 3, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte Stellelement (15) ein Draht aus einer Formerinnerungslegierung ist.

5. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte Stellelement (15) an einem Zylinderboden (13) des Zylindergehäuses und am Kolben (11) befestigt ist.

6. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, wobei die im Hubkolbenzylinder (10) gelagerte Rückstellfeder (18) in einer Lagerstelle am Kolben (11) und an einem Zylinderboden (13) des Zylindergehäuses gelagert ist.

7. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte Stellelement (15) und die im Hubkolbenzylinder (10) gelagerte Rückstellfeder (18) in Verstellrichtung des Kolbens (11) gesehen auf unterschiedlicher Seite des Kolbens (11) im Zylindergehäuse ausgebildet sind.

8. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte Stellelement (15) in Verstellrichtung des Kolbens (11) gesehen auf der Seite des Kolbens (11) angeordnet ist, auf welcher der Kolben (11) mit einer Kolbenstange (12) verbunden ist.

9. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Rückstellfeder (18) als Spiralfeder ausgebildet ist.

10. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte faden- oder bandförmige Stellelement (15) wendelförmig um eine parallel zur Verschieberichtung des Kolbens (11) ausgerichtete Achse ausgebildet ist.

11. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von Anspruch 10, wobei das im Hubkolbenzylinder (10) befestigte faden- oder bandförmige Stellelement (15) wendelförmig um die Kolbenstange (12) gewickelt ausgebildet ist.

12. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, wobei entweder die Kolbenstange (12) in einer Motorabdeckung gelagert und das Zylindergehäuse mit dem Verschlusselement (9) gelenkig verbunden ist oder das Zylindergehäuse in einer Motorabdeckung gelagert die Kolbenstange (12) mit dem Verschlusselement (9) gelenkig verbunden ist.

13. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verschlusselement (9) als eine schwenkbar gelagerte Verschlussklappe ausgebildet ist.

14. Motorabdeckung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Be- und/oder Entlüftungsöffnung in einem den Motor nach außen abdeckenden Flächenelement ausgebildet ist.

15. Motorraumabdeckung gemäß den Merkmalen von Anspruch 14, wobei die Be- und/oder Entlüftungsöffnung in einem den Motor nach unten abdeckenden Flächenelement ausgebildet ist.

16. Motorraumabdeckung gemäß den Merkmalen von Anspruch 14 oder 15, wobei die Be- und/oder Entlüftungsöffnung in einem Flächenelement einer Motorkapselung (7) des Motors (3) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung zum Verstellen der Lage eines Verschlusselements 9 einer Be- und/oder Entlüftungsöffnung gegenüber der Be- und/oder Entlüftungsöffnung in einer Motorabdeckung eines Kraftfahrzeugs zum Schließen und/oder zum Öffnen der Be- und/oder Entlüftungsöffnung in Abhängigkeit von der Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb einen Hubkolbenstellzylinder (10) aufweist, in welchem der Kolben (11) zur Verstellung über ein im Hubkolbenzylinder (10) angeordnetes Stellelement (15) aus einer Formerinnerungslegierung zur temperaturabhängigen Verstellung mit dem Zylindergehäuse in Wirkverbindung steht.