DE102015223898A1

DE102015223898A1 - Staudruckklappenvorrichtung, Verfahren zum Herstellen der Staudruckklappenvorrichtung und Lüfter mit Staudruckklappenvorrichtung

Info

Publication number: DE102015223898A1
Application number: DE102015223898.9A
Authority: DE
Inventors: Antje Findeisen; Tilman Schäfer
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-01
Also published as: US20200300322A1; US11333213B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Staudruckklappenvorrichtung (1), insbesondere für einen Lüfter (5) eines Fahrzeugs, wobei die Staudruckklappenvorrichtung (1) einen Rahmen (3) mit einer Rahmenöffnung (4) und eine Staudruckklappe (2) aufweist, wobei die Staudruckklappe (2) an dem Rahmen (3) drehbar aufgehängt ist zum Öffnen und Schließen der Rahmenöffnung (4), wobei die Staudruckklappe (2) ein erstes Klappenteil (6) und ein zweites dazu in der Höhe versetztes Klappenteil (7) aufweist, welche um eine Drehachse (8) drehbar sind, wobei die beiden Klappenteile (6, 7) über einen Verbindungsbereich (12) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich (12) auf der Oberseite (9) und/oder Unterseite (10) der Staudruckklappe (2) mit einem möglichst geringen aerodynamischen Widerstand ausgebildet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Staudruckklappenvorrichtung, insbesondere für einen Lüfter eines Fahrzeugs, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Staudruckklappenvorrichtung und einen Lüfter mit einer derartigen Staudruckklappenvorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In der WO 2014/170398 A1 ist eine Lüfterzarge eines Kraftfahrzeugs offenbart, mit einem Zargenkörper, in den eine Lüfteröffnung mit einer Anzahl an Staudruckklappenöffnungen eingebrecht ist.
Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor können im Betrieb eine erhebliche Wärme entwickeln. Daher wird zur Kühlung des Motors unter anderem ein Lüfter eingesetzt. Der Lüfter kann in Fahrtrichtung beispielswiese hinter einem Kühlernetz des Fahrzeugs angeordnet werden, wobei ein Lüfterrad des Lüfters dabei. Luft durch das Kühlernetz hindurch auf den Verbrennungsmotor lenkt. Das Lüfterrad ist üblicherweise in einer kreisförmigen Aussparung einer Lüfterzarge angeordnet, wobei die Lüfterzarge das Kühlernetz im Wesentlichen vollständig abdecken kann. Zur Erreichung eines hohen Wirkungsgrades des Lüfters kann die Lüfterzarge abgesehen von der Aussparung zur Aufnahme des Lüfterrads im Wesentlichen luftdicht ausgeführt werden. Der Druckunterschied zwischen dem Bereich vor dem Kühlernetz und dem Bereich hinter der Lüfterzarge kann daher vergleichsweise groß sein. Um einen ungewollten Luftstau aufgrund von Fahrtwind vor der Lüfterzarge und dem Kühlernetz während des Fahrens zu vermeiden, werden ein oder mehrere Staudruckklappen an der Lüfterzarge des Lüfters vorgesehen, welche sich bei einer entsprechenden Beaufschlagung mit Fahrtwind öffnen können.
Bei der Staudruckklappe kann es dabei zu einer Reduzierung des Luftstroms kommen, wenn dieser durch die Lüfterzarge hindurchgeleitet wird, wenn die Staudruckklappe Stolperkanten aufweist, die die Luftströmung beeinträchtigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Staudruckklappenvorrichtung bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Staudruckklappenvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 und/oder durch einen Lüfte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Eine Staudruckklappenvorrichtung, insbesondere für einen Lüfter eines Fahrzeugs, wobei die Staudruckklappenvorrichtung einen Rahmen mit einer Rahmenöffnung und eine Staudruckklappe aufweist, wobei die Staudruckklappe an dem Rahmen drehbar aufgehängt ist zum Öffnen und Schließen der Rahmenöffnung, wobei die Staudruckklappe ein erstes Klappenteil und ein zweites dazu in der Höhe versetztes Klappenteil aufweist, welche um eine Drehachse drehbar sind, wobei die beiden Klappenteile über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich auf der Oberseite und/oder Unterseite der Staudruckklappe mit einem möglichst geringen aerodynamischen Widerstand ausgebildet ist.
– Verfahren zum Herstellen einer derartigen Staudruckklappenvorrichtung, mit den Schritten: Spritzgießen der Staudruckklappe und des Rahmens in einem gemeinsamen Spritzgusswerkzeug, oder Spritzgießen der Staudruckklappe und des Rahmens in getrennten Spritzgusswerkzeugen und drehbares Befestigen oder Aufhängen der Staudruckklappe an dem Rahmen zum Öffnen und Schließen der Rahmenöffnung.
– Lüfter für ein Fahrzeug, wobei der Lüfter eine Lüfterzarge mit einer derartigen Staudruckklappenvorrichtung aufweist, wobei der Rahmen der Staudruckklappenvorrichtung einteilig mit der Lüfterzarge ausgebildet oder als separates Bauteil an dieser befestigt ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, eine Staudruckklappe einer Staudruckklappenvorrichtung derart auszubilden, dass die Oberseite und/oder die Unterseite der Staudruckklappe einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand aufweist, wenn die Staudruckklappe in einer vorbestimmten Position, insbesondere einer vollständig geöffneten Position, ist. Dabei wird insbesondere der Verbindungsbereich der ein erstes und zweites zueinander in der Höhe versetztes Klappenteil der Staudruckklappe miteinander verbindet auf der Oberseite und/oder Unterseite mit einem möglichst geringen aerodynamischen Widerstand ausgebildet. Dadurch kann eine unerwünschte ausgeprägte Stolperkante aufgrund eines abrupten Übergangs des Verbindungsbereichs von dem ersten zum zweiten Klappenteil verhindert werden, welche ansonsten den Luftdurchtritt durch die Staudruckklappenvorrichtung beeinträchtigen würde.
Die Staudruckklappenvorrichtung hat den Vorteil, dass durch die Minimierung eines Strömungswiderstands und das Verhindern oder zumindest Reduzieren einer Stolperkante im Verbindungsbereich der Staudruckklappe durch Gestaltung eines sanfteren Übergangs zwischen den beiden Plattenebenen des ersten und zweiten Klappenteils die Luftströmung über die Klappengeometrie gleitet und ein Überschwingen der Staudruckklappe verhindert werden kann. Des Weiteren wird einer ungewollten Reduzierung des Luftstroms entgegengewirkt, wenn die Staudruckklappe geöffnet ist und insbesondere in der vollständig geöffneten Position ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Länge des Verbindungsbereichs größer ist als die Höhendifferenz der beiden in der Höhe zueinander versetzten ersten und zweiten Klappenteile der Staudruckklappe. Dies hat den Vorteil, dass der Verbindungsbereich langsam, beispielsweise stetig oder kontinuierlich ansteigen kann, und kein abrupter Anstieg, welcher zu einer Stolperkante führt, notwendig ist. Dadurch kann die Strömung durch die Staudruckklappenvorrichtung verbessert und einem Überschwingen entgegengewirkt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich der Verbindungsbereich von einem inneren Ende des ersten Klappenteils zu einem inneren Ende des zweiten Klappenteils, wobei der Verbindungsbereich auf der Oberseite und/oder Unterseite der Staudruckklappe vorzugsweise von dem inneren Ende des ersten Klappenteils zu dem inneren Ende des zweiten Kiappenteils stetig oder kontinuierlich ansteigt. Dadurch kann ein sanfter Übergang zwischen den beiden Klappenteilen erreicht werden und die Luftströmung über die Klappengeometrie ohne Behinderungen gleiten.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind der Anstieg des Verbindungsbereichs auf der Oberseite der Staudruckklappe und der Anstieg des Verbindungsbereichs auf der Unterseite der Staudruckklappe identisch. Die Oberseite und Unterseite der Staudruckklappe kann durch entsprechende Strömungsprofile oder -konturen, die identisch oder gleich sein können, individuell abgestimmt werden, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand auf der Oberseite und Unterseite der Staudruckklappe bereitzustellen, je nach Funktion und Einsatzzweck. Identische Profile haben des Weiteren den Vorteil, dass sie besonders einfach in der Herstellung sind, z. B. durch Spritzgießen. Indem die Form der Verbindungsgeometrie der Staudruckklappe oben und unten gleich ist, kann die Staudruckklappe mit z. B. einer gleichmäßigen Wandstärke bereitgestellt werden. Eine derartige Staudruckklappe kann beispielsweise mittels dem zuvor erwähnten Spritzgussverfahren hergestellt werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Übergang zwischen dem Verbindungsbereich und dem inneren Ende des zweiten Klappenteils auf der Oberseite und/oder Unterseite der Staudruckklappe abgerundet. Auf diese Weise kann die Strömung entlang der Staudruckklappe zusätzlich verbessert werden.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Rahmen und/oder die Staudruckklappe mit wenigstens einer Stoppereinrichtung versehen. Die Stoppereinrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass die Staudruckklappe in einer vorbestimmten Position gestoppt wird. Auf diese Weise kann ein Überschwingen der Staudruckklappe verhindert werden, wobei die vorbestimmte Position vorzugsweise eine waagerechte Position oder eine vollständig geöffnete Position der Staudruckklappe ist.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist als wenigstens eine Stoppereinrichtung der Rahmen mit einer Kontur, insbesondere einem mit der Staudruckplatte in Kontakt bringbaren Absatz versehen oder ausgebildet, welche geeignet ist die Staudruckklappe in der vorbestimmten Position zu stoppen. Eine derartige Kontur des Rahmens ist einfach und kostengünstig in der Herstellung. Ebenso kann die die Staudruckklappe zusätzlich oder alternativ mit einer Stoppereinrichtung ausgebildet sein, die, wenn sie in Kontakt mit dem Rahmen kommt, die Staudruckklappe in der vorbestimmten Position stoppt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Stoppereinrichtung unterhalb der Aufhängung der Staudruckplatte an dem Rahmen beispielsweise an der Staudruckplatte oder alternativ an dem Rahmen selbst vorgesehen. Beispielsweise kann die Stoppereinrichtung dabei in die Aufhängung der Staudruckplatte an dem Rahmen integriert werden.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Stoppereinrichtung an der Staudruckplatte als Anschlag ausgebildet, wobei der Anschlag derart an der Staudruckplatte angeordnet und ausgebildet ist, die Staudruckklappe in der vorbestimmten Position durch Kontakt des Anschlags mit dem Rahmen zu stoppen. Der Anschlag ist dabei vorzugsweise derart gestaltet einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand aufzuweisen, wenn die Staudruckplatte in der vorbestimmten Position durch die Stoppereinrichtung gestoppt ist.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Stoppereinrichtung auf beiden Seiten der Staudruckplatte und/oder des Rahmens vorgesehen. Die Stoppereinrichtungen sind dabei vorzugsweise symmetrisch an dem Rahmen und/oder der Staudruckplatte vorgesehen. Die hat den Vorteil, dass ein Verkippen der Staudruckplatte in der vorbestimmten Position verhindert werden kann.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Staudruckplatte in einem gemeinsamen Werkzeug zusammen mit dem Rahmen oder als separates Bauteil hergestellt. Dabei können der Rahmen und/oder die Staudruckplatte beispielsweise im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt werden.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Staudruckplatte eine eckige Form, insbesondere eine dreieckige oder viereckige, z. B. rechteckige oder quadratische Form, eine ovale Form und/oder eine kreisförmige Form auf. Grundsätzlich kann die Staudruckplatte eine beliebige Form aufweisen, je nach zu verschließender Rahmenöffnung der Staudruckklappenvorrichtung.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind das erste Klappenteil und die Drehachse unterhalb des zweiten Klappenteils angeordnet. Dadurch wird bei einer geöffneten Staudruckklappe, das erste Klappenteil durch den Luftstrom zuerst angeströmt und über den Verbindungsbereich zu dem zweiten Klappenteil geleitet. Die Erfindung ist aber auf diese Ausführungsform nicht beschränkt. Grundsätzlich kann das erste Klappenteil und die Drehachse auch oberhalb des zweiten Klappenteils vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine Perspektivansicht einer Staudruckklappenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Staudruckklappe der Staudruckklappenvorrichtung in der vollständig geöffneten Position dargestellt ist;
2 einen Ausschnitt der Staudruckklappenvorrichtung gemäß 1 in einer Seitenansicht, wobei die Staudruckklappe in einer geschlossenen Position ist;
3 einen Ausschnitt der Staudruckklappenvorrichtung gemäß 1 in einer Seitenansicht, wobei die Staudruckklappe in der vollständig geöffneten Position gezeigt;
4 einen Ausschnitt einer Staudruckklappe einer Staudruckklappenvorrichtung in einer Seitenansicht, bei welcher die Staudruckklappe eine unerwünschte Stolperkante bildet;
5 eine Perspektivansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Staudruckklappenvorrichtung, wobei die Staudruckklappenvorrichtung eine Stoppereinrichtung aufweist; und
6 eine Seitenansicht des Rahmens der Staudruckklappenvorrichtung gemäß 5.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine Perspektivansicht einer Staudruckklappenvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Staudruckklappe 2 der Staudruckklappenvorrichtung 1 in der vollständig geöffneten Position dargestellt ist. Des Weiteren zeigen die 2 und 3 jeweils einen Ausschnitt der Staudruckklappenvorrichtung 1 gemäß 1 in einer Seitenansicht, wobei die Staudruckklappe 2 in 2 in einer geschlossenen Position und in 3 in der vollständig geöffneten Position gezeigt ist.
Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, weist die Staudruckklappenvorrichtung 1 einen Rahmen 3 auf, in dessen Öffnung 4 die Staudruckklappe 2 schwenkbar aufgenommen ist zum Öffnen und Schließen der Rahmenöffnung. Die Staudruckklappenvorrichtung 1 kann dabei als Teil eines Lüfters 5 eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, ausgebildet sein, wobei der Rahmen 3 der Staudruckklappenvorrichtung 1 dabei Teil beispielsweise einer Lüfterzarge des Lüfters 5 des Fahrzeugs ist. Der Rahmen 3 kann hierbei einteilig oder integral mit der Löfterzarge ausgebildet sein, z. B. durch Spritzgießen usw.. Die Staudruckklappenvorrichtung 1 kann ebenso als separates Bauteil ausgebildet sein, welches in einer Öffnung einer Lüfterzarge eines Lüfters eines Fahrzeugs befestigbar ist, z. B. durch Verschrauben, Verclipsen und/oder Verkleben usw.. Die Erfindung ist jedoch weder auf eine einstückige Verbindung durch Spritzgießen noch auf die genannten Befestigungsbeispiele zur Befestigung der Staudruckklappenvorrichtung an einer Löfterzarge als separatem Bauteil beschränkt.
Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, weist die Staudruckklappe 2 ein erstes Klappenteil 6 und ein zweites Klappenteil 7 auf, welche um eine dazwischen angeordnete Drehachse 8 schwenkbar sind. In der geschlossenen Position der Staudruckklappe 2, wie in 2 gezeigt ist, liegt dabei das erste Klappenteil 6 der Staudruckklappe 2 mit der Oberseite 9 an dem Rahmen 3 und das zweite Klappenteil 7 der Staudruckklappe 2 mit der Unterseite 10 an dem Rahmen 3 an, um die Rahmenöffnung 4 zu verschließen.
Durch einen auf die Staudruckklappe 2 auftreffenden Luftstrom, wie in 3 mit einem Pfeil angedeutet, wird die Staudruckklappe 2 um ihre Drehachse 8, z. B. um 90°, in ihre geöffnete oder vollständig geöffnete Position geschwenkt.
Die Staudruckklappenvorrichtung 1 ist dem Rahmen 3 drehbar gelagert. In den in den 1, 2 und 3 sowie nachfolgenden 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Staudruckklappe 2 beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Zapfen 11 des Rahmens 3 der Staudruckklappenvorrichtung 1 drehbar gelagert. Die Zapfen 11 sind dabei einteilig oder einstückig mit dem Rahmen 3 ausgebildet oder als separate Bauteile an diesem befestigt. Des Weiteren bilden die beiden Zapfen 11 die Drehachse 8 der Staudruckklappe 2.
Das erste Klappenteil 6 liegt unterhalb des zweiten Klappenteils 7 und unterhalb der Drehachse 8, wie mit einer gestrichelten Linie in 3 angedeutet ist. Des Weiteren weist die Oberseite 9 des ersten Klappenteils 6 einen Höhenunterschied H_o gegenüber der Oberseite 9 des oberen oder zweiten Klappenteils 7 auf und die Unterseite 10 des ersten Klappenteils 6 einen Höhenunterschied H_u gegenüber der Unterseite 10 des oberen oder zweiten Klappenteils 7 auf.
Die Staudruckklappe 2 weist im Bereich ihrer Drehachse 8 eine Abkröpfung oder abgekröpften Bereich 12 auf, wie in den 1, 2 und 3 sowie nachfolgenden 5 und 6 gezeigt ist, welche das erste Klappenteil 6 mit dem zweiten Klappenteil 7 verbindet. Der abgekröpfte Bereich 12 oder Verbindungsbereich erstreckt sich zwischen dem inneren Ende 13 des ersten Klappenteils 6 auf Höhe der Drehachse 8 bis zu dem inneren Ende 14 des zweiten Klappenteils 7 und weist die Länge Y auf, wie in 3 angedeutet ist. Der Verbindungsbereich überbrückt dabei den Höhenunterschied H_o auf der Oberseite 9 der Staudruckklappe 2 als auch wahlweise zusätzlich den Höhenunterschied H_u auf der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 zwischen dem ersten Klappenteil 6 und dem zweiten Klappenteil 7.
Dieser abgekröpfte Bereich 12 oder Verbindungsbereich auf der Oberseite 9 der Staudruckplatte 2 steht bei einer vollständigen Öffnung der Staudruckklappe 2 im Luftstrom, wie in den 1 und 3 gezeigt ist. Erfindungsgemäß ist der abgekröpfte Bereich 12 oder Verbindungsbereich auf der Oberseite 9 der Staudruckklappe 2 und wahlweise zusätzlich auf der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 zwischen dem ersten Klappenteil 6 und dem zweiten Klappenteil 7 derart ausgebildet, dass er einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand auf der Oberseite 9 bzw. der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 aufweist, wenn die Staudruckklappe 2 in ihrer geöffneten Position und insbesondere ihrer vollständig geöffneten Position ist. Wie zuvor beschrieben weist die Staudruckklappe 2 in ihrer vollständig geöffneten Position einen Öffnungswinkel von beispielsweise 90° auf, wie in 3 gezeigt ist, oder wird von ihrer geschlossenen Position in 2 in die geöffnete Position in 3 um z. B. 90° gedreht.
Um einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand zumindest auf der Oberseite 9 der Staudruckklappe 2 zu erzeugen, ist die Länge Y des abgekröpften Bereichs 12 oder Verbindungsbereichs möglichst groß gewählt. Dies hat den Vorteil, dass der abgekröpfter Bereich 12 oder Verbindungsbereich auf der Oberseite 9 der Staudruckklappe 2 von dem unteren ersten Klappenteil 6 langsam oder stetig bis zu dem zweiten oberen Klappenteil 7 auf der Oberseite 9 der Staudruckklappe 2 und optional auch auf der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 ansteigen kann, wie in 3 gezeigt ist. Der abgekröpfte Bereich 12 oder Verbindungsbereich muss daher auf der Oberseite 9 der Staudruckklappe 2 und optional der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 keinen abrupten Anstieg aufweisen, wie dies bei der in nachfolgender 4 gezeigten Staudruckklappe notwendig ist.
Der Höhensprung von dem ersten Klappenteil 6 auf die Höhe des zweiten Klappenteils 7 der Staudruckklappe, welcher durch den Verbindungsbereich 12 überbrückt wird, ist abhängig von der Gestaltung oder Geometrie des Klappenrahmens 3. Die Länge Y des Verbindungsbereichs 12 hängt wiederum beispielsweise mit der Gesamtlänge der Staudruckklappe aus erstem und zweitem Klappenteil 6, 7 zusammen. Je länger die Staudruckklappe ist, umso länger kann der Verbindungsbereich 12 und damit umso länger und sanfter der Höhensprung von dem ersten Klappenteil 6 zu dem zweiten Klappenteil 7 gestaltet werden. Da die Staudruckklappe an ihren beiden Klappenenden an dem Rahmen bzw. Klappenrahmen 3 anliegen sollte, wie in 2 angedeutet ist, insbesondere dicht anliegen sollte, wobei die beiden Klappenelemente 6, 7 dem entsprechend Abdichtungsbereiche mit dem Rahmen 3 bilden, ist die Länge des Verbindungsbereichs 12 beispielweise immer etwas kleiner als die Gesamtlänge der Staudruckklappe. Umgekehrt gilt, dass je länger die Staudruckklappe ist, umso länger sollte auch der Verbindungsbereich 12 sein. In 4 ist ein Ausschnitt einer Staudruckklappe 20 einer Staudruckklappenvorrichtung in einer Seitenansicht gezeigt, bei welcher die Staudruckklappe 20 eine unerwünschte Stolperkante 21 bildet. Die Staudruckklappe 20 ist dabei ebenfalls in der vollständig geöffneten Position dargestellt.
Das erste Klappenteil 22 der Staudruckklappe in 4 liegt ebenfalls unterhalb des zweiten Klappenteils 23 der Staudruckklappe 20 und weist beispielsweise für die Oberseite und Unterseite dieselben Höhenunterschiede H_o und H_u zu dem zweiten 22 oder oberen Klappenteil 23 auf, wie das erste und zweite Klappenteil in 3.
Die in 4 gezeigte Staudruckklappe 20 weist im Bereich ihrer Drehachse eine Abkröpfung oder abgekröpften Bereich 24 auf, welcher das erste Klappenteil 22 mit dem zweiten Klappenteil 23 verbindet. Der abgekröpfte Bereich 24 weist dabei jedoch einen abrupten Übergang zwischen den beiden Klappenteilen 22, 23 auf, so dass sich eine Stolperkante 21 ergibt. Der abgekröpfte Bereich 24 oder Verbindungsbereich erstreckt sich ebenfalls zwischen dem inneren Ende des ersten Klappenteils 22 auf Höhe der Drehachse bis zu dem inneren Ende des zweiten Klappenteils 23 und weist bei der Staudruckklappe in 4 die Länge X auf.
Da die Länge X des Verbindungsbereichs der Staudruckklappe 20 in 4 sehr viel kürzer ist als die Länge Y des Verbindungsbereichs der erfindungsgemäßen Staudruckplatte in den 1, 2, 3 und nachfolgenden 5 und 6, muss der Verbindungsbereich von dem inneren Ende des ersten Klappenteils 22 zu dem inneren Ende des zweiten Klappenteils 23 abrupt oder steil ansteigen, um die Höhendifferenz Ho zwischen den Oberseiten der beiden Klappenteile 22, 23 zu überbrücken. Dieser steile Anstieg bewirkt bei der Staudruckklappe 20 in 4 daher die Ausbildung der Stolperkante 21 oder Stufe. Diese steht derart bei Öffnung der Staudruckklappe 20 im Luftstrom, dass der Luftdurchsatz dadurch deutlich reduziert wird, wie mit einem Pfeil in 4 illustriert ist.
Der Verbindungsbereich der erfindungsgemäßen Staudruckklappe 2 in den 1, 2 und 3 sowie nachfolgenden 5 und 6 weist dagegen auf der Oberseite 9 einen flachen Anstieg, beispielsweise kontinuierlichen Anstieg, von dem inneren Ende 13 des ersten Klappenteils 6 auf der Oberseite 9 zu dem inneren Ende 14 des zweiten Klappenteils 7 auf der Oberseite 9 auf.
Ebenso kann der Verbindungsbereich der erfindungsgemäßen Staudruckklappe 2 auf der Unterseite 10 auch einen flachen Anstieg, beispielsweise kontinuierlichen Anstieg, von dem inneren Ende 13 des ersten Klappenteils 6 auf der Unterseite 10 zu dem inneren Ende 14 des zweiten Klappenteils 7 auf der Unterseite 10 aufweisen oder einen anderen geeigneten Verlauf mit einem möglichst geringen Strömungswiderstand bei geöffneter Staudruckklappe 2 und insbesondere vollständig geöffneter Staudruckklappe 2.
Der Anstieg des abgekröpften Bereiches 12 oder Verbindungsbereichs auf der Oberseite 9 und der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 kann dabei identisch oder unterschiedlich sein, je nach Funktion und Einsatzzweck. Der Anstieg des abgekröpften Bereiches 12 oder Verbindungsbereichs auf der Oberseite 9 und der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 ist vorzugsweise derart gewählt, dass er einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand aufweist, wenn die Staudruckklappe 2 in einer geöffneten Position und insbesondere der vollständig geöffneten Position ist.
Die Konturen der Übergangsfläche auf der Oberseite 9 und Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 können auch anders gestaltet werden, als in den Ausführungsbeispielen in 1, 2 und 3 und nachfolgenden 5 und 6 gezeigt ist. Wichtig ist, den aerodynamischen Widerstand auf ein Minimum zu reduzieren und gleichzeitig durch entsprechende Formgebung eine Druckverteilung oberhalb und unterhalb der Staudruckklappe 2 zu erzeugen, die eine im Betrieb vorbestimmte Stellung, insbesondere waagerechte oder im Wesentlichen waagerechte Stellung, gewährleistet.
Des Weiteren kann ein Übergang 15 zwischen dem Verbindungsbereich bzw. abgekröpften Bereiche 12 und dem inneren Ende 14 des zweiten Klappenteils 7 auf der Oberseite 9 und/oder der Unterseite 10 der Staudruckklappe 2 zusätzlich abgerundet ausgeführt sein.
Aufgrund des aerodynamisch deutlich geringeren Widerstands der Staudruckklappe 2 und deren Verbindungsbereichs bzw. abgekröpften Bereiches 12 kann die Luftströmung ungehindert durch die Rahmenöffnung 4 hindurchtreten, wie durch den. Pfeil in 3 angedeutet ist.
Dadurch, dass die Drehachse 8 und das erste Klappenteil 6 unterhalb des zweiten Klappenteils 7 liegen, kann bei einem Überschwingen der Staudruckklappe 2 eine Strömungsbehinderung durch den abgekröpften Bereich 12 oder Verbindungsbereich zwischen dem ersten und zweiten Klappenteil 6, 7 entstehen, was ebenfalls zu einer Reduzierung des Luftdurchsatzes führen kann.
Zum sogenannten Überschwingen kommt es bei Bewegung der Staudruckklappe 2 über das komplette Öffnen der Staudruckklappe 2 hinaus. D. h. wenn die Staudruckklappe 2 über einen Öffnungswinkel von z. B. 90° in 3 zu einem Kühlernetz hinaus geschwenkt wird, liegt ein Überschwingen vor.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Staudruckklappenvorrichtung 1 ist daher wenigstens eine zusätzliche Stoppereinrichtung 16 vorgesehen, welche eine Überschwingung der erfindungsgemäßen Staudruckklappe 2 verhindert, wie in den folgenden 5 und 6 gezeigt ist.
5 zeigt dabei einen Ausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Staudruckklappenvorrichtung 1 in einer Perspektivansicht und 6 eine Seitenansicht des Rahmens 3 der Staudruckklappenvorrichtung 1 gemäß 5.
Die Staudruckklappenvorrichtung 1 der 5 und 6 weist eine Staudruckklappe 2 auf, wie zuvor mit Bezug auf die 1, 2 und 3 beschrieben. wurde. Daher wird diesbezüglich auf die Ausführungen zu den 1, 2 und 3 verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Die in den 5 und 6 gezeigte Staudruckklappenvorrichtung 1 weist des Weiteren eine Stoppereinrichtung 16 auf beispielsweise beiden Seiten der Staudruckklappe 2 auf.
Die Stoppereinrichtung 16 kann dabei in den Rahmen 3 der Staudruckklappenvorrichtung 1 eingebracht oder ausgebildet sein, beispielsweise im Bereich der Achsenaufnahme der Staudruckklappe 2, wie in den 5 und 6 gezeigt ist. Hierbei ist die jeweilige Stoppereinrichtung 16 unterhalb der Zapfen 11 zur drehbaren Lagerung der Staudruckklappe 2 an dem Rahmen 3 befestigt oder mit diesem einstückig oder integral ausgebildet.
Neben der Ausbildung des Rahmens 3 mit einer Kontur, welche geeignet ist die Staudruckklappe 2 in einer vorbestimmten Position zu stoppen und somit eine Stoppereinrichtung 16 zu bilden, kann auch die Staudruckklappe 2 selbst zusätzlich oder alternativ mit einer jeweiligen Stoppereinrichtung 16 versehen werden, um ebenfalls insbesondere ein Überschwingen der Staudruckklappe 2 zu verhindern.
Dabei kann die Staudruckklappe 2, wie in 5 gezeigt ist beispielsweise im Bereich der Aufhängung an dem Rahmen 3, mit einem Anschlag 17 als Stoppereinrichtung 16 ausgebildet sein, mit dem die Staudruckklappe 2 in einer vorbestimmten Position, beispielsweise vollständig geöffneten Position, derart in Kontakt oder Eingriff mit dem Rahmen 3 kommt, dass die Staudruckklappe 2 nicht über die vorbestimmte Position hinaus weiter gedreht werden kann. Dadurch kann z. B. ein Überschwingen der Staudruckklappe 2 wirksam verhindert werden. Der Anschlag 17 wird dabei vorzugsweise an einer Position der Staudruckklappe 2, z. B. im Bereich der Aufhängung an dem Rahmen 3, vorgesehen, der eine Luftströmung durch die Öffnung 4 des Rahmens 3 so wenig wie möglich beeinflusst oder beeinträchtigt. Beispielsweise kann der Anschlag 17 als Vorsprung 18 an der Außenseite der Staudruckklappe 2 im Bereich der Aufhängung der Staudruckklappe 2 an dem Rahmen 3 ausgebildet sein, wie in 5 angedeutet ist. Der Vorsprung 18 ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass er einerseits einen möglichst stabilen Aufbau aufweist und andererseits bei geöffneter und insbesondere vollständig geöffneter Staudruckklappe 2 einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand erzeugt.
Die Stoppereinrichtung 16 kann dabei als separates Bauteil, z. B. aus Metall und/oder Kunststoff, an dem Rahmen 3 oder an der Staudruckklappe 2 befestigt oder einstückig oder integral mit der Staudruckklappe 2 ausgebildet sein, z. B. als Spritzgussteil usw..
Durch Integration wenigstens einer Stoppereinrichtung 16 in den Rahmen 3 und/oder die Staudruckklappe 2 wird das Überschlagen der Staudruckklappe 2 minimiert. Der Luftdurchsatz durch die Staudruckklappenvorrichtung 1 kann zusätzlich verbessert werden.
Außerdem kann durch das nahezu vollständige Beseitigen einer Stolperkante, wie sie beispielhaft zuvor in 4 gezeigt ist, die erfindungsgemäße Staudruckklappenvorrichtung 1 den Luftdurchsatz signifikant verbessern.
Durch eine geeignete Gestaltung des Verbindungsbereichs bzw. abgekröpften Bereichs 12 und dessen Verbindungs- oder Übergangsfläche zwischen dem ersten und zweiten Klappenteil 6, 7 kann auch bei anderen Stauklappengrößen und/oder -formen, beispielsweise größeren und kleineren rechteckigen, runden, ovalen und/oder mehreckigen Staudruckklappen usw., der Luftdurchsatz optimiert werden.
Die Positionierung wenigstens einer Stoppereinrichtung 16 an einer Seite der Staudruckklappenvorrichtung 1, kann ein unerwünschtes Überschwingen der Staudruckklappe 2 verhindern. Das Anordnen von Stoppereinrichtungen 16 an beiden Seiten der Staudruckklappe 2 und/oder des Rahmens 3, beispielsweise eine symmetrische Anordnung der Stoppereinrichtungen 16 an der Staudruckklappe 2 und/oder dem Rahmen 3, hat den Vorteil, dass zusätzlich einem unerwünschten seitlichen Verkippen der Staudruckklappe 2 entgegengewirkt werden kann.
Bei der in den 1, 2, 3, 5 und 6 gezeigten erfindungsgemäßen Staudruckklappenvorrichtungen 1 kann die Staudruckklappe 2 sowohl in ein Zargenwerkzeug z. B. für eine Lüfterzarge eines Lüfters integriert sein oder alternativ in einem gesonderten Werkzeug hergestellt werden.
Die Staudruckklappe 2 und der Rahmen 3 können beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein oder diesen aufweisen, wobei die Erfindung jedoch auf Kunststoff als Material für die Staudruckklappe 2 und den Rahmen 3 nicht beschränkt ist, sondern jedes Material oder jede Materialkombination verwendet werden kann die zur Herstellung der Staudruckklappe 2 bzw. des Rahmens 3 geeignet ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Staudruckklappenvorrichtung
2: Staudruckklappe
3: Rahmen
4: Öffnung
5: Lüfter
6: erstes Klappenteil
7: zweites Klappenteil
8: Drehachse
9: Oberseite
10: Unterseite
11: Zapfen
12: abgekröpfter Bereich
13: inneres Ende des ersten Klappenteils
14: inneres Ende des zweiten Klappenteils
15: Übergang
16: Stoppereinrichtung
17: Anschlag
18: Vorsprung
20: Staudruckklappe
21: Stolperkante
22: erstes Klappenteil
23: zweites Klappenteil
24: abgekröpfter Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/170398 A1 [0002]

Claims

Staudruckklappenvorrichtung (1), insbesondere für einen Lüfter (5) eines Fahrzeugs, wobei die Staudruckklappenvorrichtung (1) einen Rahmen (3) mit einer Rahmenöffnung (4) und eine Staudruckklappe (2) aufweist, wobei die Staudruckklappe (2) an dem Rahmen (3) drehbar aufgehängt ist zum Öffnen und Schließen der Rahmenöffnung (4), wobei die Staudruckklappe (2) ein erstes Klappenteil (6) und ein zweites dazu in der Höhe versetztes Klappenteil (7) aufweist, welche um eine Drehachse (8) drehbar sind, wobei die beiden Klappenteile (6, 7) über einen Verbindungsbereich (12) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich (12) auf der Oberseite (9) und/oder Unterseite (10) der Staudruckklappe (2) mit einem möglichst geringen aerodynamischen Widerstand ausgebildet ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (Y) des Verbindungsbereichs (12) größer ist als die Höhendifferenz (H_o, H_u) der beiden ersten und zweiten Klappenteile (6, 7).
Staudruckklappenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (12) sich von einem inneren Ende (13) des ersten Klappenteils (6) zu einem inneren Ende (14) des zweiten Klappenteils (7) erstreckt, wobei der Verbindungsbereich (12) auf der Oberseite (9) und/oder Unterseite (10) der Staudruckklappe (2) vorzugsweise von dem inneren Ende (13) des ersten Klappenteils (6) zu dem inneren Ende (14) des zweiten Klappenteils (7) kontinuierlich oder stetig ansteigt.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg des Verbindungsbereichs (12) auf der Oberseite (9) der Staudruckklappe (2) und der Anstieg des Verbindungsbereichs (12) auf der Unterseite (10) der Staudruckklappe (2) identisch oder verschieden ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (15) zwischen dem Verbindungsbereich (12) und dem inneren Ende (14) des zweiten Klappenteils (7) auf der Oberseite (9) und/oder Unterseite (10) der Staudruckklappe (2) abgerundet ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) und/oder die Staudruckklappe (2) mit wenigstens einer Stoppereinrichtung (16) versehen ist, wobei die Stoppereinrichtung (16) derart ausgebildet ist, die Staudruckklappe (2) in einer vorbestimmten Position zu stoppen und ein Überschwingen der Staudruckklappe (2) zu verhindern, wobei die vorbestimmte Position vorzugsweise eine waagerechte Position oder eine vollständig geöffnete Position der Staudruckklappe (2) ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als wenigstens eine Stoppereinrichtung (16) der Rahmen (3) mit einer Kontur, insbesondere einem mit der Staudruckplatte (2) in Kontakt bringbaren Absatz versehen oder ausgebildet ist, welche geeignet ist die Staudruckklappe (2) in der vorbestimmten Position zu stoppen und/oder die Staudruckklappe (2) mit einer Stoppereinrichtung (16) ausgebildet ist, die, wenn sie in Kontakt mit dem Rahmen (3) kommt, die Staudruckklappe (2) in der vorbestimmten Position stoppt.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppereinrichtung (16) unterhalb der Aufhängung der Staudruckplatte (2) an dem Rahmen (3) an der Staudruckplatte (2) oder dem Rahmen (3) vorgesehen ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppereinrichtung (16) an der Staudruckplatte (2) als Anschlag (17) ausgebildet ist, wobei der Anschlag (17) derart an der Staudruckplatte (2) angeordnet und ausgebildet Ist, die Staudruckklappe (2) in der vorbestimmten Position durch Kontakt des Anschlags (17) mit dem Rahmen (3) zu stoppen und wobei der Anschlag (17) einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand aufweist, wenn die Staudruckplatte (2) in der vorbestimmten Position durch die Stoppereinrichtung (16) gestoppt ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppereinrichtung (16) auf beiden Seiten der Staudruckplatte (2) und/oder des Rahmens (3) vorgesehen ist, insbesondere symmetrisch vorgesehen ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckplatte (2) in einem gemeinsamen Werkzeug zusammen mit dem Rahmen (3) oder als separates Bauteil hergestellt ist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckplatte eine eckige, insbesondere viereckige, ovale und/oder kreisförmige Form aufweist.
Staudruckklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ersten Klappenteil (6) und die Drehachse (8) unterhalb des zweiten Klappenteils (7) angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Staudruckklappenvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: Spritzgießen der Staudruckklappe (2) und des Rahmens (3) in einem Spritzgusswerkzeug oder Spritzgießen der Staudruckklappe (2) und des Rahmens (3) in getrennten Spritzgusswerkzeugen und drehbares Befestigen der Staudruckklappe (2) an dem Rahmen (3) zum Öffnen und Schließen der Rahmenöffnung (4).
Lüfter (5) für ein Fahrzeug, wobei der Lüfter (5) eine Lüfterzarge mit wenigstens einer Staudruckklappenvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist, und wobei der Rahmen (3) der Staudruckklappenvorrichtung (1) einteilig mit der Lüfterzarge ausgebildet oder als separates Bauteil an dieser befestigt ist.