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Die Erfindung betrifft eine Kühlerjalousie zum Einstellen eines wenigstens einen Kühler eines Kraftfahrzeugs umströmenden Luftstroms gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine derartige Kühlerjalousie zum Einstellen eines wenigstens einen Kühler eines Kraftfahrzeugs umströmenden Luftstroms ist bereits aus der
DE 10 2012 010 891 A1 bekannt. Diese Kühlerjalousie umfasst einen Rahmen und eine Mehrzahl von bewegbar an dem Rahmen gelagerten Lamellen zum Einstellen des Luftstroms. Um die Kühlerjalousie vor Vereisungen zu schützen, ist eine Luftfördereinrichtung vorgesehen, mittels welcher eine Richtung des Luftstroms änderbar ist. Dies ermöglicht, dass warme Luft aus einem Motorraum des Kraftfahrzeugs als der Luftstrom auf den Rahmen geleitet wird, um diesen zu enteisen oder um diesen vor Vereisungen zu schützen. In einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs strömt ständig kalte Luft durch die geschlossene beziehungsweise teilgeöffnete Kühlerjalousie. In einem geschlossenen Zustand der Kühlerjalousie wird eine Durchströmung als Leckage bezeichnet. Eine Vereisung wird sich primär auf einer Vorderseite der Kühlerjalousie ausbilden. Durch Strahlungswärme eines Kühlers des Kraftfahrzeugs die Kühlerjalousie zu enteisen ist nur bei dem betriebswarmen Kraftfahrzeug im Stand möglich, da hier kein Luftmassenstrom entgegen einer Fahrtrichtung vorhanden ist. In dem Fahrbetrieb ist ein Anwärmen der Kühlerjalousie durch Umkehrung einer Gebläserichtung der Luftfördereinrichtung um hierdurch warme Kühlerabluft an eine Rückseite der Kühlerjalousie zu bringen nur bei geringen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs und energetisch ineffektiv möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlerjalousie der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Kühljalousie auf besonders einfache Weise gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlerjalousie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
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Um eine Kühlerjalousie der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, das ein besonders vorteilhafter Betrieb der Kühljalousie auf besonders einfache Weise gewährleistet werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Rahmen einen Kunststoff umfasst, welcher durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Kunststoff erwärmbar ist. Hierdurch kann die Kühlerjalousie auf besonders einfache Weise besonders gut vor Vereisungen geschützt werden, Bei dem Rahmen kann es sich beispielsweise um ein Spritzgussteil handeln, welches aus dem erwärmbaren Kunststoff zumindest im Wesentlichen spritzgegossen wurde. Insbesondere ist der Rahmen aus dem Kunststoff gebildet. Bei dem Kunststoff kann es sich beispielsweise um ein leitfähiges Polymer handeln, welches eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Des Weiteren handelt es sich bei dem Kunststoff um einen wärmeleitfähigen Kunststoff. Aufgrund eines elektrischen Widerstands, welchen der Kunststoff aufweist, erwärmt sich der Kunststoff bei Anlegen der elektrischen Spannung. Gleichzeitig ist der Kunststoff mit Additiven versehen, die die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs begünstigen und somit zu einer schnellen Erwärmung einer Rahmenoberfläche des Rahmens führen. Dies ermöglicht, dass der Rahmen durch das Anlegen der elektrischen Spannung aufgrund der Erwärmung enteist wird und/oder vor einer Vereisung geschützt wird. Vorteilhafterweise kann somit eine Funktionsfähigkeit der Kühlerjalousie bei negativen Außentemperaturen gewährleistet werden. Im Gegensatz zur eingangs genannten Kühlerjalousie erfolgt bei einer Beheizung des Rahmens durch Anlegen der elektrischen Spannung eine Erwärmung bedarfsgerecht und exakt an möglichen Vereisungsstellen und damit effizient.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erwärmbare Kunststoff zumindest im Bereich von Lagerstellen der Lamellen am Rahmen angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Lagerstellen der Lamellen in dem Bereich angeordnet, in welchem der erwärmbare Kunststoff ebenfalls angeordnet ist. Somit sind die Lagerstellen zumindest bereichsweise von dem erwärmbaren Kunststoff umgeben. Die Lagerstellen der Lamellen können folglich durch Anlegen der elektrischen Spannung an den Kunststoff aufgrund der Erwärmung des Kunststoffs enteist werden und/oder vor Vereisungen geschützt werden. Eine Beweglichkeit der Lamellen relativ zum Rahmen ist somit auch bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius möglich.
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Es hat sich dabei des Weiteren als vorteilhaft gezeigt, wenn der erwärmbare Kunststoff zumindest im Bereich einer Antriebseinrichtung zum Antreiben der Lamellen angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Antriebseinrichtung in dem Bereich angeordnet, in welchem der erwärmbare Kunststoff angeordnet ist, sodass die Antriebseinrichtung zumindest bereichsweise von dem erwärmbaren Kunststoff umgeben ist. Durch Anlegen der elektrischen Spannung kann somit ein Bereich der Antriebseinrichtung, an welchem der erwärmbare Kunststoff angeordnet ist, erwärmt werden, sodass die Antriebseinrichtung zumindest bereichswesie vor Vereisungen geschützt werden kann und/oder enteist werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erwärmbare Kunststoff mit wenigstens einem Kontaktelement, insbesondere mit wenigstens zwei Kontaktelementen verbunden ist, über welches die elektrische Spannung an den erwärmbaren Kunststoff anlegbar ist. Dies bedeutet, dass das wenigstens eine Kontaktelement von dem erwärmbaren Kunststoff zumindest bereichsweise umgeben ist, sodass das Kontaktelement in direktem Kontakt mit dem erwärmbaren Kunststoff steht. Beispielsweise ist das wenigstens eine Kontaktelement von dem erwärmbaren Kunststoff hinterspritzt beziehungsweise umspritzt. Die elektrische Spannung ist an das wenigstens eine Kontaktelement anlegbar und wird von dem wenigstens einen Kontaktelement an den erwärmbaren Kunststoff übertragen. Die elektrische Spannung kann somit gezielt und reproduzierbar über das wenigstens eine Kontaktelement an den erwärmbaren Kunststoff angelegt werden. Bei dem wenigstens einen Kontaktelement kann es sich um eine metallische Einschraubung in den Rahmen handeln, an welche die elektrische Spannung anlegbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Isolationstrennschicht am Rahmen vorgesehen ist, mittels welcher eine unterschiedliche Erwärmung von jeweiligen Teilbereichen des erwärmbaren Kunststoffs bewirkbar ist. Mit anderen Worten wird mittels der Isolationstrennschicht der Rahmen in die jeweiligen Teilbereiche eingeteilt, welche durch Anlegen der elektrischen Spannung aufgrund der Isolationstrennschicht unterschiedlich erwärmbar sind. Der Rahmen kann somit vorteilhafterweise gezielt in denjenigen Teilbereichen erwärmt werden, in welchen Vereisungen möglicherweise auftreten. Beispielsweise kann die Isolationstrennschicht derart angeordnet sein, dass der Kunststoff bei Anlegen der elektrischen Spannung hauptsächlich in einem einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs zugewandten und somit unteren Bereich erwärmt wird. Dies ermöglicht eine besonders energieeffiziente Erwärmung des Kunststoffs lediglich in denjenigen Teilbereichen, in denen eine Vereisung zu erwarten ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Vorderansicht einer Kühlerjalousie zum Einstellen eines wenigstens einen Kühler eines Kraftfahrzeugs umströmenden Luftstroms; und
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2 eine schematische Rückansicht der Kühlerjalousie gemäß 1, wobei die Kühlerjalousie einen Rahmen sowie eine Mehrzahl von bewegbar an dem Rahmen gelagerten Lamellen zum Einstellen des Luftstroms umfasst.
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In 1 ist eine Kühlerjalousie 10 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs in einer schematischen Vorderansicht dargestellt und in 2 ist die Kühlerjalousie 10 in einer schematischen Rückansicht gezeigt. Die Kühlerjalousie 10 ist entlang einer Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs vorne am Kraftfahrzeug angeordnet und dient einem Einstellen eines Luftstroms aus einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zu einem Kühler des Kraftfahrzeugs. Mittels des Kühlers ist eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs kühlbar.
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Die Kühlerjalousie 10 umfasst einen Rahmen 12 und eine Mehrzahl von bewegbar an dem Rahmen 12 gelagerten Lamellen 14 zum Einstellen des Luftstroms. Der Rahmen 12 ist vorliegend von einer aus einem Elastomer gebildeten Weichkomponente 24 umgeben, welche elektrisch isolierend ist. Die Lamellen 14 sind vorliegend an jeweiligen Lagerstellen 16 am Rahmen 12 angeordnet. Mittels einer an dem Rahmen 12 angeordneten Antriebseinrichtung 18 sind die Lamellen 14 relativ zum Rahmen 12 bewegbar beziehungsweise um eine nicht dargestellte Schwenkachse rotierbar um einen Volumenstrom des Luftstroms einzustellen.
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Um die Kühlerjalousie 10 besonders gut vor Vereisungen schützen zu können, ist der Rahmen 12 aus einem Kunststoff gebildet, welcher durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Kunststoff erwärmbar ist. Der Kunststoff ist sowohl elektrisch leitfähig als auch wärmeleitfähig. Vorliegend ist der Rahmen 12 als Spritzgussteil ausgeführt, welches aus dem durch Anlegen der elektrischen Spannung erwärmbaren Kunststoff spritzgegossen ist. Da der Rahmen 12 massiv aus dem Kunststoff gebildet ist, ist liegt erwärmbare Kunststoff sowohl an den Lagerstellen 16 als auch an der Antriebseinrichtung 18 an, sodass diese durch die Erwärmung des Kunststoffs erwärmbar sind. Vorteilhaft am Verwenden des erwärmbaren Kunststoffs zum Bilden des Rahmens 12 ist, dass der Kunststoff und folglich der Rahmen 12 durch das Anlegen der elektrischen Spannung gleichmäßig erwärmbar ist. An dem Rahmen 12 sind vorliegend drei Kontaktelemente 20 angeordnet, welche mit einer Spannungsquelle 22 verbunden sind. Mittels der Spannungsquelle 22 ist die elektrische Spannung an die Kontaktelemente 20, und über die Kontaktelemente 20 an den erwärmbaren Kunststoff anlegbar. Bei der Spannungsquelle 22 handelt es sich vorliegend um eine Gleichspannungsquelle.
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Wie in 1 zu sehen ist, weist der Rahmen 12 eine Isolationstrennschicht 26 auf, bei welcher es sich vorliegend um ein Isolationselement handelt, welches aus einem isolierenden Material gebildet ist und in den Rahmen 12 eingebracht ist. Alternativ kann die Isolationstrennschicht 26 durch eine lokale Querschnittsverjüngung des Rahmens 12 gebildet sein. Die Querschnittsverengung des Rahmens 12 der Isolationstrennschicht 26 bewirkt einen lokalen hohen Widerstand. Mittels der Isolationstrennschicht 26 ist eine unterschiedliche Erwärmung von jeweiligen Teilbereichen 28, 30 des erwärmbaren Kunststoffs bewirkbar. Die Isolationstrennschicht 26 bewirkt, dass die von der Spannungsquelle 22 über die Kontaktelemente 20 an den Rahmen 12 angelegte elektrische Spannung hauptsächlich in einem ersten Teilbereich 28 des Rahmens 12 anliegt. In einem zweiten Teilbereich 30 des Rahmens 12 liegt aufgrund der Isolationstrennschicht 26 eine im Vergleich zur im ersten Teilbereich 28 anliegenden elektrischen Spannung niedrigere elektrische Spannung an. Dies ermöglicht, dass der erste Teilbereich 28 durch Anlegen der elektrischen Spannung über die Kontaktelemente 20 stärker erwärmt wird als der zweite Teilbereich 30. Energie von der Spannungsquelle 22 kann somit in Form der elektrischen Spannung besonders effizient in den ersten Teilbereich 28 des Rahmens 12 angelegt werden, sodass dieser erste Teilbereich 28 besonders gut vor Vereisungen geschützt ist. Vereisungen der Kühlerjalousie 10 treten üblicherweise hauptsächlich in dem ersten Teilbereich 28 des Rahmens 12, vorliegend einem unteren Bereich des Rahmens 12 auf. Mittels der Isolationstrennschicht 26 kann eine besonders energieeffiziente Enteisung beziehungsweise ein besonders energieeffizienter Schutz vor Vereisungen des Rahmens 12, insbesondere aufgrund der lokalen Begrenzung der angelegten elektrischen Spannung, geschaffen werden.
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Die Kühlerjalousie 10 kann mittels eines Verfahrens zum Erwärmen der Kühlerjalousie 10 betrieben werden, bei welchem der Rahmen 12 der Kühlerjalousie 10 mittels der elektrischen Spannung erwärmt wird, da der Rahmen 12 den durch Anlegen der elektrischen Spannung erwärmbaren Kunststoff umfasst.
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Grundsätzlich werden Luftregelsysteme für eine Optimierung eines Strömungswiderstandskoeffizienten und somit für eine Verbrauchsreduzierung des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Darüber hinaus ermöglichen Luftregelsysteme eine besonders schnelle Erwärmung eines Antriebs und somit der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs, woraus besonders verbrauchsgünstige Rahmenbedingungen resultieren. Ein jeweiliges Luftregelsystem, welches die Kühlerjalousie 10 umfasst, kann direkt hinter einer Kühlermaske des Kraftfahrzeugs verbaut sein und ist damit unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Bei Kälte besteht eine Gefahr, dass das Luftregelsystem zumindest bereichsweise vereist und damit die Lamellen 14 der Kühlerjalousie 10 nicht mehr geöffnet beziehungsweise geschlossen werden können. Eine Erhöhung von Antriebsmomenten eines Aktuators der Antriebseinrichtung 18 sowie geometrische Optimierungsmaßnahmen der Kühlerjalousie 10 haben sich als nicht ausreichend sicher vor Vereisungen erwiesen. Aktuell wird bei Kälte das Luftregelsystem geöffnet, indem die Lamellen 14 geöffnet werden, um eine Kühlung der Verbrennungskraftmaschine und somit eine Fahrfähigkeit des Kraftfahrzeugs sicherzustellen.
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Um ein Funktionieren des Luftregelsystems bei Kälte sicher zu gewährleisten, ist eine Erwärmung des Rahmens 12 eine sinnvolle Maßnahme. Die Erwärmung könnte aus Effizienzgründen erst dann erfolgen, wenn die Funktion des Luftregelsystems nicht mehr vorhanden ist aufgrund einer Vereisung. Durch die Erwärmung des Rahmens 12 würden die Lagerstellen 16 der Lamellen 14, Spalte zwischen den Lamellen 14 und dem Rahmen 12 sowie die am Rahmen 12 gelagerte Antriebseinrichtung 18 enteist.
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Bei Erwärmung des Kunststoffs wird eine definierte elektrische Spannung, welche vorliegend von einer Batterie des Kraftfahrzeugs als Spannungsquelle 22 bereitgestellt werden kann und zwischen 12 und 17 Volt betragen kann, an den Kunststoff angelegt. Eine erforderliche Mindeststromstärke zur Erwärmung des Kunststoffs kann durch ein Anpassen eines elektrischen Widerstands des Kunststoffs beziehungsweise des Rahmens 12 eingestellt werden. Somit handelt es sich bei dem elektrischen Widerstand um eine charakteristische Eigenschaft des Rahmens 12, weshalb in Verbindung mit der von der Batterie bereitgestellten elektrischen Spannung kein Steuergerät zur Einstellung der Mindeststromstärke notwendig ist. Der Rahmen 12 ist somit besonders einfach und kostengünstig durch Anlegen der elektrischen Spannung aufgrund des über die elektrische Spannung erwärmbaren Kunststoffs erwärmbar und vor Vereisungen schüttbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012010891 A1 [0002]
