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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlerbaugruppe für ein Fahrzeug
mit zumindest einem Wasserkühler
und zumindest einem Ladeluftkühler
und einer Vorrichtung zur Beeinflussung der durch die Kühlerbaugruppe
durchströmbaren Luftmenge.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die
dazu dienen, das Volumen der durch die Kühlerbaugruppe durchströmbaren Luftmenge
zu beeinflussen. So ist es beispielsweise bekannt, Rollos vor der
Kühlerbaugruppe
anzuordnen, die nach Bedarf auf- oder zugezogen werden können. Die
Rollos haben sich jedoch als nicht ausreichend stabil erwiesen,
da Sie im Fahrtwind zum Flattern neigen und sich aufgrund der thermischen
und mechanischen Belastungen nach und nach auflösen.
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Bekannt
sind auch Lamellensysteme, bei denen durch das Verschwenken der
La mellen um eine Drehachse die durchströmbare Luftmenge beeinflußbar ist.
Bei den Lamellen hat es sich als Nachteil erwiesen, daß diese
die Anströmung
der Kühlerbaugruppe
mit Kühlluft
nachteilig beeinflussen, insgesamt wächst bei der Verwendung von
Lamellen der Strömungswiderstand
gegen den Kühlluftstrom
an.
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Demgemäß ist es
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Beeinflussung der
durch die Kühlerbaugruppe
durchströmbaren Luftmenge
zu schaffen, die eine möglichst
präzise Einstellung
der durchströmenden
Luftmenge ermöglicht,
ohne dabei den Strömungswiderstand
der Kühlerbaugruppe
gegen den Kühlluftstrom
zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird für
eine gattungsgemäße Kühlerbaugruppe
gelöst,
indem die Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftmenge ein ortsverlagerbares Deckblech
mit von Stegen umgrenzten Durchbrechungen aufweist, die Ausgestaltung
der Durchbrechungen zumindest im wesentlichen der Ausgestaltung
der Durchströmungsöffnungen
im Ladeluft- und/oder Wasserkühler
entspricht und bei einer Verlagerung des Deckbleches von einer Ausgangsstellung
in eine Abdeckstellung die Stege zumindest teilweise die Durchströmungsöffnungen
im Wasser- und/oder Ladeluftkühler
in Durchströmungsrichtung abdecken.
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Das
erfindungsgemäße Deckblech
weist eine hohe Festigkeit auf, ist aber trotzdem kostengünstig herstellbar
und ohne großen
konstruktiven Aufwand an oder in der Nähe der Kühlerbaugruppe zu befestigen.
Indem das Deckblech Durchbrechungen aufweist, die zumindest im wesentlichen
der Ausgestaltung der Durchströmungsöffnungen
im Ladeluft- und/oder Wasserkühler
entspricht, bleiben die Durchströmungsöffnungen
frei und das Deckblech baut keinerlei unerwünschten Strömungswiderstände auf.
Andererseits können
die die Durchbrechungen umgrenzenden Stege nach einer Ortsverlagerung
des Deckbleches in eine Abdeckstellung die Durchströmungsöffnungen
ganz oder teilweise abdecken. Wie groß der erzielte Ab deckungseffekt
ausfällt,
hängt davon
ab, wie breit und in welcher Flächenverteilung
die Stege des Deckbleches gestaltet sind und um welches Maß das Deckblech
zur Erzielung eines Abdeckungseffektes von der Ausgangsstellung
in eine Abdeckstellung ortsverlagert ist.
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Das
Deckblech kann manuell oder motorisch angetrieben ortsverlagerbar
ausgestaltet sein. Bei einer motorischen Verstellbarkeit ist es
auf einfache Art möglich,
die Einstellung des Deckbleches in eine gewünschte Stellposition zu automatisieren,
indem die Verstellbewegung thermostatgesteuert erfolgt oder der
Verstellmechanismus elektronisch an die Fahrzeug- und/oder Motorelektronik
angebunden wird.
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Durch
die vollständige
oder teilweise Abdeckung der Durchströmöffnungen ist es möglich, nach dem
Abstellen des Motors die Motorwärme
länger
im Motorraum zu halten, so daß die
Anzahl der Kaltstarts des Motors verringert werden kann. Der Kraftstoffverbrauch
und das Verschleißverhalten
des Motors kann durch die Regelung der zugeführten Kühlluftmenge verbessert werden,
und der Motor kann während
seines Betriebes auch bei extremen Witterungsbedingungen leichter
auf einem optimalen Temperaturlevel gehalten werden.
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Für die Wirksamkeit
des Deckbleches spielt es keine entscheidende Rolle, ob das Deckblech
in Durchströmungsrichtung
gesehen vor oder hinter der Kühlerbaugruppe
oder zwischen dem Ladeluft- und Wasserkühler angeordnet ist. Es ist
auch möglich,
jeweils für
den Ladeluftkühler
und den Wasserkühler ein
eigenes Deckblech vorzusehen. Neben dem Ladeluft- und Wasserkühler kann
die Kühlerbaugruppe noch
zusätzliche
Kühlaggregate,
beispielsweise für Klimakompressoren,
aufweisen.
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Die
Verstellung des Deckbleches von der Ausgangsstellung in eine Schließstellung
ist schnell und einfach möglich,
weil je nach Ausgestaltung schon ein geringer Hubweg von wenigen
Millimetern ausreichen kann, um die Durchströmungsöffnungen weitgehend oder vollständig zu
verschließen.
Dadurch nimmt die Vorrichtung insgesamt nur sehr wenig Bauraum ein
und kann deshalb leicht in bekannte Kühlerbaugruppen integriert werden.
Schließlich kann
die Scherbewegung des Deckbleches über die Oberfläche des
Wasser- und/oder Ladeluftkühlers benutzt
werden, um Insektenreste und Verschmutzungen von der Kühleroberfläche abzuscheren
und dadurch zu entfernen.
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Weitere
Vorteile und Abwandlungen wie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung, den
Zeichnungen und den Merkmalen der Unteransprüche entnehmen.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine Ansicht einer Kühlerbaugruppe,
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2:
eine schematische Darstellung eines Kühlers mit einem aufliegenden
Deckblech,
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3:
eine andere Perspektive des in 2 gezeigten
Kühlers,
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4:
eine Kombination eines Kühlers
mit einem Deckblech und einem ergänzenden Lochblech,
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5:
eine vergrößerte Ansicht
der Antriebsmechanik zur Verstellung des Deckbleches und des Lochbleches,
und
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6:
eine Detailansicht aus der Darstellung in 5.
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In 1 ist
eine Kühlerbaugruppe 2 dargestellt,
von der zumindest der Ladeluftkühler 4 zu
sehen ist. Der Ladeluftkühler 4 verfügt über einen
Luftanschluß 6, über den
die zu kühlende
Ladeluft in Ladeluftkühler 4 zu-
bzw. abgeführt
werden kann. Hinter dem Ladeluftkühler 4 kann zusätzlich ein
zeichnerisch nicht näher
dargestellter Wasserkühler
als weiteres Bauteil der Kühlerbaugruppe 2 angeordnet sein.
Außerdem
sind in einer Kühlerbaugruppe 2 häufig Wärmetauscher
für Klimakompressoren
angeordnet. Die Abmessungen und Formen von Kühlern der Kühlerbaugruppe 2 und
der darin angeordneten Kühler
können
von dem beispielhaft dargestellten Ladeluftkühler 4 abweichen.
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Der
Ladeluftkühler 4 verfügt über eine
Frontfläche 8,
auf die die Kühlluft
zuströmt.
Vor der Frontfläche 8 des
Ladeluftkühlers 4 ist
ein Rahmen 10 angeordnet, in dem ein Deckblech 12 gehalten
ist. Der Rahmen 10 ist im Ausführungsbeispiel abschnittsweise
als U-Profil ausgeführt,
wodurch sich für
das Deckblech 12 eine Art Kulissenführung für eine Schiebebewegung ergibt.
Der Rahmen 12 kann mit dem Ladeluftkühler 4 fest verbunden
oder auf andere Weise an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt sein.
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Das
Deckblech 12 besteht aus einem flächigen Körper, der Stege 14 aufweist,
die Durchbrechungen 16 bereichsweise umgrenzen. Das Deckblech 12 kann
aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein, es sind jedoch
auch andere Materialien wie beispielsweise Kunststoff und dergleichen
möglich.
Vorteilhaft sind Materialien, die keiner starken Korrosion unterliegen,
da Lacke und andere Beschichtungen auf Dauer vom Deckblech 12 abgeschert
werden könnten.
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Das
Deckblech 12 ist durch einen Stellmotor 18 bewegbar.
Die Stellbewegung des Stellmotors 18 wird über eine
Antriebsmechanik 20 auf das Deckblech 12 übertragen.
Durch die Betätigung
des Stellmotors 18 wird das Deckblech 12 in seiner
räumlichen
Lage in der Verstellebene 22 verschoben. Das Deckblech 12 weist
einen seit lichen Randbereich 24 auf, der ungelocht ist
und auch keine Durchbrechungen 16 aufweist. Dadurch verfügt der Randbereich 24 über eine
gegenüber
den mit Stegen 14 und Durchbrechungen 16 versehenen
Bereichen über
eine erhöhte
Festigkeit, so daß über diese
Randbereiche 24 die vom Stellmotor 18 erzeugten
Stellkräfte
ohne eine wesentliche Verformung des Deckbleches 12 übertragen
werden können.
Um eine optimale Krafteinleitung des Verstellgliedes in das Deckblech 12 zu ermöglichen,
sollte auch der Angriffspunkt, an dem die vom Stellmotor 18 erzeugte
Stellkraft in das Deckblech 12 eingeleitet wird, in diesem
Randbereich angeordnet sein.
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An
Stelle der im Ausführungsbeispiel
gezeigten motorischen Verstellung ist natürlich auch eine manuelle Betätigung mit
einem Stellhebel oder einem Bowdenzug möglich.
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In 2 ist
ein Ladeluftkühler 4 in
einer zeichnerisch vereinfachten Darstellung zu sehen. Abweichend
vom Ausführungsbeispiel
ist das in 2 für einen Ladeluftkühler 4 erläuterte Ausführungsbeispiel
entsprechend auf die Kombination des Deckblechs 12 mit
einem Wasserkühler
oder Wärmetauscher
für Klimakompressoren übertragbar.
Der Ladeluftkühler 4 weist
Durchströmöffnungen 26 auf, durch
die die Kühlluft
zu Kühlzwecken
hindurchströmt.
Zur Vergrößerung der
effektiven Wärmetauscherfläche sind
in den Durchströmöffnungen 26 im Regelfall
Kühllamellen
angebracht, die hier jedoch aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung
nicht näher
dargestellt sind.
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Das
Deckblech 12 ist in 2 in einer
Ausgangsstellung gezeigt, in der die Stege 14 nicht die Durchströmungsöffnungen 26 überdecken.
Die Stege 14 des Deckbleches 12 sind im Ausführungsbeispiel
etwa so breit ausgeführt,
wie der Kühlmediumkanal 32 des
Ladeluftkühlers 4 hoch
ist. Ein aus dem Stand der Technik bekannter Ladeluftkühler hat
beispielsweise eine Höhe
von 8 mm, und die Stege sollten in diesem Fall eine etwa diesem
Wert entsprechende Breite aufweisen. Die Kühlluft kann des halb in der
Ausgangsstellung des Deckblechs 12 ungehindert durch den
Kühlluftkanal 30 hindurchströmen, da die
Durchströmungsöffnung 26 durch
die Stege 14 nicht verdeckt wird. Die Kühlluftkanäle 30 haben bei dem
bekannten Ladeluftkühler
eine Höhe
von 13 mm, und die Durchbrechungen 16 sollten in diesem Fall
eine etwa diesem Wert entsprechende Breite haben. Im Ausführungsbeispiel
entspricht die Ausgestaltung der Durchbrechung 16 der Ausgestaltung der
Durchströmungsöffnung 26,
so daß sich
hier eine dem Abdeckbild des Ladeluftkühlers 4 nahezu entsprechende
Verteilung der Stege 14 und Durchbrechungen 16 des
Deckbleches 12 ergibt. Geringfügige Abweichungen in der Anordnung
und Ausgestaltung der Stege 14 und der Durchbrechungen 16 vom
Abdeckbild des Ladeluftkühlers 4 sind
unkritisch, solange sich aus diesen Abweichungen in einer Ausgangsstellung
des Deckbleches 12 keine wesentliche Verringerung des Durchsatzpotentials
des Ladeluftkühlers 4 oder
ein deutlich erhöhter
Strömungswiderstand
ergibt.
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Während das
Deckblech 12 die kanalseitigen Oberflächen 34 des Ladeluftkühlers 4 freiläßt, deckt
das Deckblech 12 die stirnseitigen Oberflächen 36 des
Ladeluftkühlers 4 in
der Ausgangsstellung vollständig
oder nahezu vollständig
ab.
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Um
die Anströmung
der Kühlluft
in den Kühlluftkanal 30 zu
verbessern, kann das Deckblech 12 zumindest teilweise eine
besondere räumliche
Ausformung aufweisen. Im Ausführungsbeispiel
sind die Stege 14 des Deckblechs 12 halbkreis-
oder ellipsen- bzw. hyperbelförmig
verformt, um Verwirbelungen der Kühlluft beim Einlauf in den
Kühlluftkanal 30 aus Querströmungen von
Kühlluft,
die gegen die stirnseitigen Oberflächen 36 prallt, zumindest
zu verringern.
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Der
Strömungswiderstand
der Kühlerbaugruppe
gegen die anströmende
Kühlluft
wird insbesondere dann nicht durch das zusätzliche Deckblech erhöht, wenn
das Deckblech möglichst
nahe an einem Kühler
angeordnet ist. Besonders günstige
Strömungswerte
ergeben sich, wenn das Deckblech 12 zumindest teilweise
oder vollflächig
auf der Oberfläche
eines Kühlers
aufliegend angeordnet ist. Um den Reibwiderstand bei der Betätigung des
Deckbleches 12 zu verringern, kann es sinnvoll sein, das
Deckblech 12 auf seiner dem Kühler zugewandten Seite mit
Vorsprüngen
zu versehen, auf deren Flächen
das Deckblech 12 auf der Oberfläche des dem Deckblech 12 zugeordneten
Kühlers
gleitet. Durch die Verringerung der Gleitfläche kann der Reibwiderstand
bei der Betätigung
des Deckblechs 12 verringert werden.
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In
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Deckblech 12 nicht
direkt auf der Oberflächen 36 des
Ladeluftkühlers 4 auf,
sondern auf einem vorgeordneten Lochblech 28. In dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist das Lochblech 28 mit Ausnehmungen gezeigt, die der Form
der Durchströmungsöffnungen 26 entsprechen.
Im Normalfall kann das Lochblech 28 eine Vielzahl von Löchern aufweisen,
die deutlich kleiner sind als die Durchströmungsöffnungen 26. Das Lochblech 28 dient
insbesondere dem Zweck, den Lamellenkühler 4 vor Insekten,
Schmutz und Steinen zu schützen,
die von vorausfahrenden Fahrzeugen oder dem Fahrtwind gegen den
Lamellenkühler 4 geschleudert werden.
Abweichend von in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
muß das
Lochblech 28 nicht zusammen mit dem Deckblech 12 auf
einer Seite eines Kühlers
angeordnet sein, vielmehr genügt
es, wenn das Lochblech 28 einem Kühler vorgeordnet ist, so daß dieser
Kühler
durch das Lochblech 28 entsprechend geschützt ist.
Das Deckblech 12 kann dann unabhängig vom Lochblech 28 vor
oder hinter einem hinter dem Lochblech 28 liegenden Kühler angeordnet
sein.
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Bei
einer Kombination des Deckbleches 12 mit dem Lochblech 28 ergibt
sich jedoch der Vorteil, daß durch
die Scherbewegung des Deckbleches 12 das Lochblech 28 von
anhaftenden Insekten, Schmutz und Fremdkörpern gesäubert werden kann. Zudem ergibt
sich bei der in 2 dargestellten Ausführung eine
gute Abstützwirkung
für das
Deckblech 12 und auch für
das Lochblech 28 durch den Lamellenküh ler 4. Sowohl das
Deckblech 12 wie auch das Lochblech 28 können in
dieser Ausführung
mit einer sehr geringen Materialstärke von weniger als 1,5 mm gearbeitet
sein, woraus sich wiederum ein niedriger Strömungswiderstand für die durchströmende Kühlluft ergibt.
Der durch das Lochblech 28 verursachte Strömungswiderstand
ist auch dann verhältnismäßig gering,
wenn die Stegbreite der Stege zwischen den Löchern des Lochblechs 28 an
ihrer schmalsten Stelle eine Stegbreite von weniger als 1,5 mm aufweisen. Die
Löcher
im Lochblech 28 können
kreisrund, ellipsenförmig,
dreieckig, viereckig, sechseckig oder sonstige Formgestaltungen
aufweisen.
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Das
Lochbild des Lochbleches 28 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung
wiederum an das Abdeckbild des zugehörigen Kühlers – in 2 des Lamellenkühlers 4 – angepaßt. Demgemäß muß die Lochung
im Lochblech 28 nur in den Bereichen vorhanden sein, in
denen das Lochblech 28 vor einer Durchströmungsöffnung 26 liegt
und diese abdeckt. In diesem Bereich kann das Lochblech 28 leicht
vorspringend ausgebildet sein, um einen Freiraum zu schaffen, in
sich Teile des Lochblechs 28 hineinbiegen können, wenn
es von Steinen oder anderen Fremdkörpern getroffen werden sollte.
Durch den Freiraum werden dann die Kühlerlamellen nicht um eine
entsprechendes Maß verbogen,
was die Kühlleistung
in diesem Bereich beeinträchtigen
könnte.
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Bei
einer teilweise geschlossenen Ausbildung des Lochbleches 28 kann
dieses, wenn es auch ortsverlagerbar ausgestaltet ist, ebenfalls
in einer Abdeckstellung die Durchströmöffnungen 26 eines
zugeordneten Kühlers
ganz oder vollständig
abdecken. In den Fällen,
in denen die Bauhöhe
des Kühlkanals 32 für das zu
kühlende
Medium geringer ist als die Bauhöhe
des Kühlluftkanals 30,
wie das bei dem bekannten Ladeluftkühler mit Bauhöhen von
7 mm für den
Kühlkanal
und 13 mm für
den Kühlluftkanal,
kann ein Steg 14 eines Deckbleches 12 bei einer
Verlagerung in eine Abdeckstellung die Durchströmungsöffnung 26 nicht vollständig schließen, wenn
die Breite des Steges beschränkt
ist auf die Bauhöhe
des Kühlkanals 32.
Um eine Durchströmungsöffnung 26 trotzdem
vollständig
zu schließen,
ist es vorteilhaft, das Lochblech 28 und das Deckblech 12 in
entgegengesetzte Richtungen zu bewegen, so daß die geschlossene Fläche eines
Lochbleches 28 und die Stegfläche des Deckbleches 12 gemeinsam
eine Durchströmungsöffnung 26 verschließen. Um
ihre Beweglichkeit zu erhöhen,
können
das Deckblech 12 und das Lochblech 28 mit Vorsprüngen versehen
sein, mit denen sie auf der jeweiligen Unterlage gleiten.
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In 3 ist
der in 2 dargestellte Ladeluftkühler 4 aus einer Ansicht
von hinten zu sehen, wobei das Deckblech 12 und das Lochblech 28 aus ihrer
Ausgangsstellung in eine Abdeckstellung verlagert worden sind. Es
ist erkennbar, daß die
Durchströmungsöffnung 26 durch
die Stege 14 des Deckbleches 12 bzw. die geschlossenen
Flächen
des Lochblechs 28 abgedeckt sind, so daß in dieser Abdeckstellung
des Deckblechs 12 bzw. des Lochblechs 28 keine
Kühlluft
mehr durch den Kühlluftkanal 30 hindurchströmen kann.
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In 4 findet
sich eine Ansicht der in 3 gezeigten Stellposition des
Deckbleches 12 und des Lochbleches 28, wobei das
Lochblech 28 mit einem Beispiel für ein Lochbild versehen ist.
Bei einer stufenlosen Verstellbarkeit des Deckblechs 12 und/oder des
Lochblechs 28 kann zwischen der völlig offenen und der völlig geschlossenen
Stellung auch jede dazwischenliegende Abdeckung der Durchströmungsöffnungen 26 eingestellt
werden. Hinzuweisen ist auch darauf, daß das Deckblech 12 und/oder
das Lochblech 28 erfindungsgemäß nicht auf eine vollständige Abdeckung
der Durchströmungsöffnungen 26 ausgelegt
sein müssen,
sondern je nach gewünschter
Funktion auch schon eine nur teilweise Abdeckung einer Durchströmungsöffnung 26 ausreichen
kann.
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In 5 ist
in einer vergrößerten Darstellung die
Antriebsmechanik 20 zur Verstellung des Deckbleches 12 und
des Lochbleches 28 gezeigt. Die Vorrichtung ist leicht
abgewandelt auch zur Verstellung nur des Deckblechs 12 oder
des Lochblechs 28 geeignet. Die Verstellbewegung des Verstellmotors 18 wird über ein
Koppelelement 38, an dem das Gleitsteinlager 40 ortsfest
befestigt ist, auf die Antriebsmechanik 20 übertragen.
Die genaue Funktion der Antriebsmechanik wird durch die Darstellung
in 6 verständlich.
Der mit dem Koppelelement 38 bewegte Gleitstein 44 bewirkt,
daß durch
die von der Bewegungsrichtung des Gleitsteins 44 abweichende
Erstreckungsrichtung der Langlöcher 42 das
Deckblech 12 und das Lochblech 28 je nach Bewegungsrichtung des
Gleitsteins 44 nach oben oder unten bewegt werden. Durch
die Kulisse an den Langlöchern 42 wird die
Schubbewegung des Verstellmotors 18 über den Gleitstein 44 in
eine Schiebebewegung des Deckbleches 12 und/oder des Lochbleches 28 übertragen, die
von der Betätigungsrichtung
des Gleitsteins 44 abweicht.
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Die
beispielhaft dargestellte Antriebsmechanik 20 kann auf
eine geeignet erscheinende Weise den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.
Der Vorteil der im Ausführungsbeispiel
dargestellten Lösung
ist darin zu sehen, daß mit
nur einem einzigen Verstellmotor als Aktor eine entgegengerichtete
Bewegung des Deckbleches 12 und des Lochbleches 28 mit
einer raumsparenden und kostengünstig
herstellbaren Mechanik darstellbar ist.
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Insgesamt
ermöglicht
es die Erfindung, einen Insekten- und Fremdkörperschutz für Kühlerpakete
mit einer Luftmengenregelung für
die dem Kühlerpaket
zugeführte
Kühlluft
auf eine kostengünstige und
einfache Art zu verbinden, ohne dadurch die freie Ansaugfläche des
Kühlerpaketes
zu verringern oder den Strömungswiderstand
gegen die anströmende Kühlluft zu
erhöhen,
wenn sich das Deckblech 12 und/oder das Lochblech 28 in
ihrer Ausgangsstellung befinden, und andererseits eine Anpassung
des anströmenden
Kühlluftvolumens
an den tatsächlichen Kühlungsbedarf
zu schaffen und dadurch den Kraftstoffverbrauch und das Verschleißverhalten
des Motors im Fahrzeug zu verbessern. Gleichzeitig kann durch die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Kühlerquerschnitt
von am Lochblech oder den Kühlern anhaften den
Insekten, Schmutz oder Fremdkörpern durch
eine gelegentliche Betätigung
des Deckbleches 12 und/oder des Lochblechs 28 befreit
werden. Dadurch ist es möglich,
die installierte Kühlerleistung der
Kühlerbaugruppe
mit geringeren Sicherheitszuschlägen
zu kalkulieren, wodurch die Kühlerbaugruppe
kleiner, leichter und kostengünstiger
wird.