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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappenanordnung, insbesondere zur Steuerung der Luftzufuhr zu einem Kühler in einem Kraftfahrzeug.
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Eine solche Luftklappenanordnung ist z. B. aus
DE 10 2013 213 136 A1 bekannt. Sie umfasst zwei Gruppen von in Fahrzeugquerrichtung langgestreckten Lamellen, die jeweils um eine Längsachse zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbar und jeweils in vertikal voneinander beabstandeten Lagerbuchsen von zwei Trägerbauteilen gelagert sind. Wenn diese Trägerbauteile jeweils unabhängig voneinander in einer Fahrzeugkarosserie montiert werden, dann kann der Abstand zwischen ihnen aufgrund von Fertigungstoleranzen der Karosserie variieren. Um diese Toleranzen kompensieren zu können, muss zwischen den Lamellen und den Trägerbauteilen ein Spalt offenbleiben, so dass eine vollständige Schließung der Luftklappenanordnung nicht möglich ist und somit während der Fahrt ständig ein vom Kühlungsbedarf unabhängiger Luftstrom durch den Kühler verläuft.
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Um den Luftwiderstand und letztlich den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu minimieren, ist es wünschenswert, den Luftstrom durch den Kühler komplett unterbinden zu können, wenn kein Kühlbedarf besteht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine hierfür geeignete Luftklappenanordnung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch eine Luftklappenanordnung mit einem Rahmen und wenigstens einer ersten Lamelle, die in einer Öffnung des Rahmens zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung um eine Achse schwenkbar und an zwei quer zu der Achse verlaufenden Schenkeln des Rahmens gelagert ist, wobei die Achse die Lamelle in einen ersten und einen zweiten Flügel gliedert, die in Richtung der Achse langgestreckt sind, wobei die Länge des ersten Flügels größer ist als der Abstand zwischen den zwei Schenkeln, und der erste Flügel wenigstens eine schmalseitige Dichtfläche aufweist, die in der Schließstellung einer Dichtfläche eines der Schenkel dichtend gegenüberliegt. Fertigungstoleranzen können hier kompensiert werden, indem die Überlappung zwischen den Dichtflächen der Lamelle und des Schenkels variiert; die Dichtwirkung zwischen den Dichtflächen bleibt bestehen, solange die Überlappung nicht komplett verlorengeht.
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Die Dichtflächen der Lamelle und des Schenkels sollten eine quer zur Achse orientierte Oberflächennormale haben, so das ihr in Richtung der Oberflächennormalen gemessener Abstand voneinander sich durch eine Drehung in Richtung der Schließstellung vermindert.
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Typischerweise hat die Luftklappenanordnung mehrere Lamellen, die untereinander identisch sein können.
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Eine zweite Lamelle ist vorzugsweise wie die erste Lamelle an den Schenkeln zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung um eine Achse schwenkbar gelagert. Ihr zweiter Flügel kann eine längsseitige Dichtfläche aufweisen, die in der Schließstellung einer längsseitigen Dichtfläche des ersten Flügels der ersten Lamelle dichtend gegenüberliegt.
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Damit sich zwei Dichtflächen dichtend gegenüberliegen, müssen sie sich nicht notwendigerweise gegenseitig berühren; es genügt, dass ein Spalt zwischen ihnen eng genug ist, um eine Labyrinthdichtwirkung zu entfalten. Im oben betrachteten Fall, dass die erste Lamelle längs- und schmalseitige Dichtflächen aufweist, kann es sinnvoll sein, zwischen der schmalseitigen Dichtfläche und dem Schenkel des Rahmens eine berührungslose Labyrinthdichtung vorzusehen, damit die längsseitige Dichtfläche und eine benachbarte Lamelle einander in der Schließstellung berühren können.
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Um zum Abformen der Lamellen, insbesondere zum Spritzformen der Lamellen aus Kunststoff, verwendete Formwerkzeuge einfach zu halten, können die schmalseitige Dichtfläche und die längsseitige Dichtfläche des ersten Flügels in eine gleiche Ebene gelegt sein.
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Der erste Flügel und die Achse sollten auf verschiedenen Seiten dieser Ebene liegen. So kann an einem einfach geformten Schenkel sowohl ein robustes Lager für die Lamelle als auch eine ausgedehnte Dichtfläche Platz finden.
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Der zweite Flügel der ersten Lamelle kann seinerseits eine längsseitige Dichtfläche aufweisen, die in der Schließstellung an einer weiteren Lamelle oder einem Schenkel des Rahmens dichtend anliegt. Die erste Lamelle kann einen gekröpften oder gestuften Querschnitt aufweisen, so dass die längsseitigen Dichtflächen ihrer beiden Flügel zwar in einer gleichen Ebene, aber auf entgegengesetzten Seiten der Lamelle liegen.
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Wenigstens die erste Lamelle kann mit Hilfe eines in axialer Richtung wenigstens über den zweiten Flügel, vorzugsweise auch über den ersten Flügel hinausragenden Zapfens gelagert sein, der in eine Lagerbuchse des Schenkels eingreift.
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Der Schenkel kann zwischen der Lagerbuchse und der Öffnung eine Aussparung mit einer zur Achse konzentrischen Wandfläche aufweisen, und die erste Lamelle kann eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Außenfläche aufweisen, deren Radius größer als der Radius des Zapfens ist und die mit der Wandfläche axial überlappt. Indem eine solche Außenfläche einen geraden Durchgang zwischen der Stirnseite der Lamelle und dem gegenüberliegenden Schenkel weitgehend versperrt, trägt sie mit zur Dichtigkeit der Luftklappenanordnung in geschlossener Stellung bei.
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An einem ersten der beiden Schenkel können die Lagerbuchse und die Dichtfläche einteilig geformt sein, da beim Zusammenbau der Luftklappenanordnung der Zapfen der Lamelle in die Lagerbuchse in axialer Richtung eingeschoben werden kann.
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Wenigstens ein Teil dieser Lagerbuchse kann durch einen über die Dichtfläche des ersten Schenkels überstehenden Bügel gebildet sein.
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Beim zweiten Schenkel ist ein Einführen des Zapfens in die Lagerbuchse in axialer Richtung eventuell nicht möglich, insbesondere wenn die beiden Schenkel untereinander vor der Anbringung der Lamelle bereits in festem Abstand voneinander verbunden sind. Deshalb ist vorzugsweise ein zweiter der beiden Schenkel aus wenigstens zwei Bauteilen zusammengesetzt, von denen ein erstes die Dichtfläche des Schenkels bildet und das zweite Bauteil wenigstens einen Teil einer Lagerbuchse bildet.
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Um den Zusammenbau der Luftklappenanordnung zu rationalisieren, sollte das zweite Bauteil wenigstens einen Teil von Lagerbuchsen mehrerer Lamellen bilden.
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Um den Einbau der Luftklappenanordnung in einer Fahrzeugkarosserie zu vereinfachen, ist die Luftklappenanordnung vorzugsweise als eine bereits vor dem Einbau zusammenhängende, als Einheit zu handhabende Baugruppe aufgebaut. Zu diesem Zweck können insbesondere die zwei quer zu der Achse verlaufenden Schenkel durch in Richtung der Achse verlaufende Schenkel verbunden sein.
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Die Fertigung des Rahmens kann rationalisiert werden, indem die quer zu der Achse verlaufenden Schenkel und die in Richtung der Achse verlaufenden Schenkel einteilig geformt, insbesondere aus Kunststoff spritzgeformt, sind.
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Die in Richtung der Achse verlaufenden Schenkel können ferner jeweils eine Dichtfläche aufweisen, die mit einer längsseitigen Dichtfläche einer der Lamellen zusammenwirkt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur. Es zeigen:
- 1 eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Luftklappenanordnung in Schließstellung;
- 2 eine Innenansicht der Luftklappenanordnung;
- 3 ein Detail der Luftklappenanordnung in der Schließstellung;
- 4 das Detail der 3 in Offenstellung;
- 5 eine Draufsicht in axialer Richtung auf zwei Lamellen der Luftklappenanordnung;
- 6 die Lamellen in perspektivischer Ansicht;
- 7 einen Längsschnitt durch zwei Lamellen;
- 8 ein zweites Detail der Luftklappenanordnung in der Schließstellung; und
- 9 das Detail der 8 in Offenstellung;
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Luftklappenanordnung 1 in einer perspektivischen Ansicht von außen, d.h. in einer Perspektive, die, wäre die Luftklappenanordnung in einem Fahrzeug eingebaut, der Blickrichtung eines vor dem Fahrzeug stehenden Betrachters entspräche. 2 zeigt dieselbe Luftklappenanordnung 1 in einer Ansicht vom Innern des Fahrzeugs aus. Ein Gestell der Luftklappenanordnung 1 bildet den Umriss eines (nicht gezeigten) Kühlergrills nach, hinter dem die Luftklappenanordnung 1 im Fahrzeug eingebaut ist. Das Gestell hat im hier betrachten Fall zwei Öffnungen 3, 4, die mit Lamellen 5 ausgefüllt sind. Um jede Öffnung 3, 4 bildet das Gestell einen in etwa rechteckigen Rahmen 2 mit vertikalen und horizontalen Schenkeln 6-10. Die Schenkel 6-10 sind aus Kunststoff spritzgeformt. Sie können jeweils als einzelne Bauteile ausgeführt sein, die miteinander, z.B. durch Verrasten, zum Rahmen 2 verbunden sind; es können aber auch zwei oder mehr Schenkel in einem einstückigen Bauteil zusammengefasst sein, oder eine Grenze zwischen verschiedenen Bauteilen durch einen Schenkel verlaufen.
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Die Lamellen 5 haben jeweils ein horizontal langgestrecktes Mittelstück 11 in Form einer flachen Rinne, die an ihrer Außenseite, also an ihrer in 1 dem Betrachter zugewandten Seite, konvex gewölbt ist und die an ihrer in 2 gezeigten konkaven Innenseite durch sich kreuzende Rippen 12 versteift ist. An den Enden der Mittelstücke sind jeweils Stirnplatten 13, 14 geformt, die einer Seitenwand 15 des jeweils benachbarten vertikalen Schenkels 6, 7, oder 8 eng benachbart gegenüberliegen. Die dem Schenkel 6 zugewandten Stirnplatten 13 sind, wie in 1 zu sehen, auf wenigstens einem Teil ihres Umfangs kreisrund, wobei die Rundung jeweils konzentrisch zu einer (in 2 sichtbaren) Schwenkachse 16 der Lamelle 5 liegt. Ein von der Seitenwand 15 des Schenkels 6 abstehender Steg 17 folgt dem Rand der Stirnplatten 13 in geringem Abstand und verdeckt den Spalt zwischen Stirnplatte 13 und Seitenwand 15, so dass keine Luft durch den Spalt von einer Seite der Luftklappenanordnung 1 zur anderen gelangen kann, ohne von dem Steg 17 abgelenkt zu werden.
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Die Schwenkachsen 16 der in einer gleichen Öffnung 3 oder 4 montierten Lamellen 5 sind untereinander parallel und verlaufen vorzugsweise in einer gleichen Ebene 35 (siehe 5). Die Ebene 35, in der die Achsen 16 der Lamellen 5 von Öffnung 3 verlaufen, muss mit der entsprechenden Ebene 35 der Öffnung 4 nicht übereinfallen; insbesondere können sich, wie in 2 der Fall, beide Ebenen 35 im Steg 7 kreuzen, so dass die Luftklappenanordnung 1 von oben betrachtet leicht V-förmig geknickt ist und in einem Fahrzeug mit gepfeilter Frontpartie platzsparend untergebracht werden kann.
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Der mittlere vertikale Schenkel 7 hat zwei Seitenwände 15 und trägt an beiden Seitenwänden einen Steg 17 wie oben beschrieben. Die diesem Schenkel 7 zugewandten Stirnplatten 14 könnten wie die Stirnplatte 13 einen kreisrunden, einer Innenseite 39 des Stegs 17 eng benachbart gegenüberliegenden Rand 40 (siehe 7) haben, um den Luftdurchtritt zwischen Seitenwand 15 und Stirnplatte 13 zu minimieren. In 1 sind Stirnplatten 14 von abweichender Gestalt gezeigt, so dass hinter dem Steg 17 jeweils noch ein Stück einer Lagerbuchse 18 sichtbar ist, die einen Achszapfen einer Lamelle 5 aufnimmt. In 2 sind jeweils Spitzen dieser Achszapfen 19 zu sehen, die durch die Lagerbuchsen 18 hindurch in einen Innenraum des Schenkels 7 vorspringen.
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Von den Stirnplatten 13 der Lamellen 5 abstehende Achszapfen sind in 2 in Lagerbuchsen 20 einer Lagerschiene 21 verborgen, die an einen hinteren Rand 22 der Seitenwand 15 des Schenkels 6 bzw. 8 angefügt ist. In der Darstellung der 2 sind die Lagerschienen 21 jeweils an Schraubdomen 23 der Schenkel 6, 8 durch Schrauben 24 befestigt.
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3 zeigt eine Ansicht des vertikalen Schenkels 8, in der die Lagerschiene 21 entfernt ist. In der Seitenwand 15 sind dadurch geräumige, zum hinteren Rand 22 hin offene Aussparungen 25 sichtbar, in die die hier mit 26 bezeichneten Achszapfen der Lamellen 5 eingreifen. Zwischen den Aussparungen 25 verlaufen jeweils Abschnitte 27 des hinteren Randes 22 in einer gleichen Ebene, die zu den Schwenkachsen 16 der an dem Schenkel 8 gelagerten Lamellen 5 parallel, aber gegen die von den Schwenkachsen 16 aufgespannte Ebene 35 ins Fahrzeuginnere hinein versetzt ist. Ein Teil eines jeden dieser Abschnitte 27 bildet jeweils eine Dichtfläche 28, an der eine Dichtfläche 29 einer der Lamellen 5 anliegt.
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Die Schwenkachse 16 einer Lamelle 5 kann angesehen werden als die Grenze zwischen zwei Flügeln 30, 31 einer Lamelle, von denen, wenn die Lamelle 5 aus der in 1-3 gezeigten Schließstellung herausgeschwenkt ist, der eine, 30, zwischen den Seitenwänden 15 der Schenkel nach vorn, in Richtung des Kühlergrills, vorrückt, während der andere, 31, hinter den hinteren Rand 22 der Seitenwände 15 der Schenkel zurückweicht. Die Dichtflächen 29 erstrecken sich jeweils an den in 3 und 4 vom Betrachter abgewandten Außenseiten dieser Flügel 31 entlang ihrer Schmalseiten und werden deshalb im Folgenden als schmalseitige Dichtflächen 29 bezeichnet.
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Eine weitere Dichtfläche 32, als längsseitige Dichtfläche bezeichnet, erstreckt sich an einem achsfernen Rand der Außenseite des Flügels 31 über dessen gesamte Länge von einer schmalseitigen Dichtfläche 29 zur anderen. Deutlicher als in 4 ist diese Dichtfläche 32 in 5 und 6 zu erkennen. Wie insbesondere 5 zeigt, verläuft sie in einer gleichen Ebene 34 mit einer längsseitigen Dichtfläche 33 an der Innenseite des Flügels 30. In der geschlossenen Stellung fallen die Ebenen 34 der Lamellen 5 überein und verlaufen parallel zu einer von den Schwenkachsen 16 aufgespannten Ebene 35, und die längsseitigen Dichtflächen 32, 33 von einander benachbarten Lamellen 5 berühren sich gegenseitig.
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Bei der untersten Lamelle 5 liegt der Dichtfläche 32 keine Dichtfläche 33 einer weiteren Lamelle 5 gegenüber, sie liegt in der Schließstellung an einer Dichtfläche des unteren horizontalen Schenkels 10 an; entsprechend berührt die Dichtfläche 31 der obersten Lamelle 5 in der Schließstellung eine Dichtfläche des oberen horizontalen Schenkels 9.
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Die schmalseitigen Dichtflächen 29 können in derselben Ebene 34 wie die längsseitigen Dichtflächen 32, 33 liegen, und insbesondere können die schmalseitigen Dichtflächen 29 flächenbündig an die Dichtfläche 32 anschließen. Die gemeinsame Ebene 34 bietet sich beim Spritzformen der Lamellen 5 als Grenze zwischen zwei Teilen der Spritzform an.
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7 verdeutlicht die Lage der Dichtflächen 28, 29, 32, 33 zueinander in einem Schnitt, der parallel zu den Schwenkachsen 16 von zwei Lamellen 5 und senkrecht zu der von den Schwenkachsen 16 aufgespannten Ebene 35 der verläuft und von einer der Lamellen den Flügel 30, von der anderen den Flügel 31 schneidet. Gezeigt ist eine teiloffene Stellung, zwischen der Schließstellung der 3 und der offenen Stellung der 4, in der die längsseitigen Dichtflächen 32, 33 der beiden Flügel 30, 31 sich in der Schnittebene nicht mehr berühren, aber noch in geringen Abstand gegenüberliegen, und auch der Abstand zwischen den schmalseitigen Dichtflächen 29 und den Dichtflächen 28 der Schenkel 6, 7 noch klein ist. Die untereinander flächenbündig zusammenhängenden Dichtflächen 29, 32 des Flügels 31 sind aus der Schließstellung, in der die schmalseitigen Dichtflächen 29 an den Dichtflächen 28 der Schenkel 6, 7 anliegen, abgerückt; lediglich ein über die Dichtflächen 29, 32 erhabener Abschnitt 36 der Lamelle, der an drei Seiten von den Dichtflächen 29, 32 eingerahmt ist, greift noch zwischen die Schenkel 6, 7 ein. Der Flügel 30 ist aus der Schließstellung, in der seine längsseitige Dichtfläche 33 mit den Dichtflächen 28 bündig ist, in die Öffnung 3 zwischen den Schenkeln 6, 7 hinein vorgerückt.
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8 und 9 zeigen einen Ausschnitt des mittleren vertikalen Schenkels 7 und die diesem Schenkel 7 zugewandten Enden von Lamellen 5 in Schließ- bzw. in Offenstellung. In der Offenstellung der 9 liegen am hinteren Rand 22 der Seitenwand 15 des Schenkels 7 Dichtflächen 28 frei, die in der Schließstellung von den schmalseitigen Dichtflächen 29 der Lamellen 5 bedeckt sind. Zwischen zwei Dichtflächen 28 springen Bügel 41 vor, die einen Teil der die Achszapfen 19 aufnehmenden Lagerbuchsen 18 bilden. Die Lagerbuchsen 18 sind beim Schenkel 7 einteiliger Bestandteil der Seitenwand 15, so dass es beim Zusammenbau der Luftklappenanordnung 1 nötig ist, die Lamellen 5 in axialer Richtung in die Lagerbuchsen 18 einzuschieben. Dies ist möglich, solange am gegenüberliegenden Schenkel 6 oder 8 die Lagerschiene 21 noch nicht montiert ist und dort die Achszapfen 26 locker in die Aussparungen 25 eingelegt werden können. Um die Lamellen 5 sicher zu lagern, wird im nächsten Schritt die Lagerschiene 21 von der Seite her kommend aus axialer Richtung auf die Achszapfen 26 gestülpt und festgeschraubt.
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An der von der Öffnung 3 abgewandten Innenseite der Lamellen 5 steht jeweils ein Hebelarm 37 ab, der einen zum Achszapfen 19 parallelen Zapfen 38 trägt. Die Zapfen 38 greifen in an sich bekannter Weise in Lager eines gemeinsamen, in der Figur nicht gezeigten Lenkers ein, um jeweils gekoppelt aneinander zu schwenken.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftklappenanordnung
- 2
- Rahmen
- 3
- Öffnung
- 4
- Öffnung
- 5
- Lamelle
- 6
- vertikaler Schenkel
- 7
- vertikaler Schenkel
- 8
- vertikaler Schenkel
- 9
- horizontaler Schenkel
- 10
- horizontaler Schenkel
- 11
- Mittelstück
- 12
- Rippe
- 13
- Stirnplatte
- 14
- Stirnplatte
- 15
- Seitenwand
- 16
- Schwenkachse
- 17
- Steg
- 18
- Lagerbuchse
- 19
- Achszapfen
- 20
- Lagerbuchse
- 21
- Lagerschiene
- 22
- hinterer Rand
- 23
- Schraubdom
- 24
- Schraube
- 25
- Aussparung
- 26
- Achszapfen
- 27
- Abschnitt (von 22)
- 28
- Dichtfläche
- 29
- schmalseitige Dichtfläche
- 30
- Flügel
- 31
- Flügel
- 32
- längsseitige Dichtfläche
- 33
- längsseitige Dichtfläche
- 34
- Ebene
- 35
- Ebene
- 36
- erhabener Abschnitt
- 37
- Hebelarm
- 38
- Zapfen
- 39
- Innenseite
- 40
- Rand
- 41
- Bügel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013213136 A1 [0002]
