DE102017101143B4

DE102017101143B4 - Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung

Info

Publication number: DE102017101143B4
Application number: DE102017101143.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Frei; Johann Schöpf; Saimen Ackermann; Otto Altmann
Original assignee: Kunststoff Schwanden AG
Current assignee: Kunststoff Schwanden AG
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-01-21
Also published as: DE102017101143A1

Abstract

Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung mit folgenden Merkmalen:- mit einem Grillgitter (GG) mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen,- mit mehreren Luftsteuerklappen (17), die um zugehörige Schwenkachsen (19) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschwenkbar sind, wodurch der durch die Luftsteuerklappen (17) hindurchströmbare Luftstrom veränderbar ist,- die Luftsteuerklappen (17) und deren Schwenkachsen (19) sind in paralleler Ausrichtung zueinander mit Seitenversatz angeordnet,- in Luftströmrichtung (3) ist zwischen dem Grillgitter (GG) und den Luftsteuerklappen (17) und/oder den Luftsteuerklappen (17) nachgeordnet oder zwischen den Luftsteuerklappen (17) und dem Wärmetauscher (WT) oder einer oder mehreren zu kühlenden Einheiten (KE) ein oder mehrere Lüfter (L) vorgesehen,- die Luftdurchtrittsöffnungen im Grillgitter (GG) sind als Luftdurchtrittskanäle (5) ausgebildet,- die Luftdurchtrittskanäle (5) weisen von ihrer Lufteintrittsseite (5a) zu ihrer Luftaustrittsseite (5b) eine Querschnittsverengung oder -verjüngung auf,gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:a) die Querschnitts- oder Luftdurchtrittsfläche (D) der Lufteintrittsseite (5a) des Luftdurchlasskanals (5) ist im Verhältnis zur Luftdurchtrittsfläche (d) der Luftaustrittsseite (5b) des Luftdurchtrittskanals (5) so gestaltet oder dimensioniert, dass die Luftdurchtrittsfläche (d) der Luftaustrittsseite (5b) des Luftdurchlasskanals (5) zumindest um 20 % kleiner ist als die Luftdurchtrittsfläche (D) der Lufteintrittsseite (5a) des Luftdurchtrittkanals (5), wobei der Luftdurchtrittskanal (5) durch Seitenwandflächen (13) begrenzt ist, die zum Luftdurchtrittskanal (5) hin- konkav oder- pyramidenstumpfförimg oder kegelstumpfförmig, oder- konvexgebildet sind, und/oder- die Lufteintrittsseite (5a) und/oder die Luftaustrittsöffnung (5b) eines Luftdurchtrittkanals (5) des Grillgitters (GG) in Draufsicht eine n-polygonale Umfangsfläche aufweist oder kreisförmig oder elliptisch ausgebildet ist,und/oderb) die Luftsteuerklappen (17) weisen eine Luftsteuerklappenlänge (L) in Längsrichtung zwischen ihren beiden gegenüberliegenden Schließkanten (21; 21a, 21b) und eine sich senkrecht oder quer dazu erstreckende Luftsteuerklappedicke (D) auf, die so gebildet sind, dassgilt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtungen werden für unterschiedlichste Zwecke und Bereiche eingesetzt, vor allem für Fahrzeuge und dabei wiederum für Kraftfahrzeuge.
Bekanntermaßen müssen herkömmliche Kraftfahrzeuge insbesondere unter Verwendung von Verbrennungsmotoren entsprechend gekühlt werden. Von daher sind die Fahrzeuge in der Regel frontseitig mit zumindest einer Luftmassen-Regeleinheit ausgestattet, die zumindest einen Kühlergrill umfasst, über den Luft in Form von Fahrtwind in das Innere der Kraftfahrzeugkarosserie (Kühlerhaube) einströmen kann. Letztlich dient dieser Luftmassestrom zum Kühlen eines Verbrennungsmotors und/oder zumindest eines Wärmetauschers, der zur Kühlung eines Verbrennungsmotors verwendet wird.
Derartige Luftkühl-Einrichtungen werden aber auch bei mit Elektromotoren angetriebenen Fahrzeugen und bei Hybrid-Fahrzeugen benötigt. In all diesen Fällen wird ein entsprechendes Grillgitter verwendet, durch das die Luftmassen, insbesondere während der Fahrt des Fahrzeuges, einströmen können, d.h. bei zunehmend höherer Fahrgeschwindigkeit mit zunehmend höherer Einströmgeschwindigkeit. In der Regel hinter dem Lüftergrill und vor einem Wärmetauscher oder vor der Verbrennungsmaschine ist dann noch ein Lüfter oder Lüfterrad angeordnet, worüber der Luftstrom noch weiter beschleunigt werden kann. Insbesondere bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten oder bei Stillstand des Fahrzeuges kann durch den Lüfter entsprechende Kühlluft über das Kühlgitter angesaugt und an die nachfolgenden Komponenten zur Kühlung abgegeben werden.
Um hier insbesondere auch temperaturabhängig (Sommer/ Winter Betrieb) eine Anpassung der Kühlleistung zu bewirken, ist zwischen dem Grillgitter und dem Wärmetauscher oder dem zu kühlenden Motorblock oder dergleichen auch noch ein Luftmassen-Steuer-Klappenmodul angeordnet, das über parallel zueinander verlaufende Verschwenkachsen zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verstellt werden kann. In Verschließstellung liegen üblicherweise die Seitenbegrenzungskanten der Luftmassen-Steuerklappen aneinander, so dass keine weitere Luft hindurch strömen kann. Demgegenüber können diese in eine weitere Extremstellung verschwenkt werden, in der die Lüfterklappen in ihre maximale Öffnungsrichtung verschwenkt sind, um einen maximalen Luftstrom zu Kühlung hindurch zu lassen.
Ein derartiger grundsätzlich bekannter Aufbau kann, wie erwähnt, nicht nur zur Kühlung entsprechender Kühleinheiten bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, sondern auch bei Hybrid-Fahrzeugen (bei denen zudem die Batterie gekühlt werden muss), wie aber bei reinen elektrobetriebenen Fahrzeugen die Leistungsbatterien benötigen, beispielsweise Lithium-Batterien. Hier muss sichergestellt werden, dass sich diese Batterien im Betrieb des Fahrzeuges nicht über einen Bereich von 32°C bis maximal 35°C erwärmen, da dann diese Batterien unter Umständen dauerhaft zerstört werden können.
Entsprechende Luftmassen-Steuerungs-Einrichtungen, wie sie vor allem wie vorstehend erläutert für Fahrzeuge in Betracht kommen, sind in unterschiedlichsten Varianten bisher ausgebildet worden.
Entsprechende Luftmassen-Steuerklappen bzw. Luftmassen-Steuermodule sind beispielsweise auch aus der EP 0 308 601 A1 bekannt geworden. Hier werden ganz spezifisch ausgebildete dem Öffnen und dem Verschließen dienende Lüfterklappen vorgeschlagen, die neben einem stationären Teil ein variabel verschiebbares Teil umfassen, so dass die einzelne Lüfterklappe im Querschnitt quasi V-förmig ausgebildet ist. In Schließstellung sind die beiden Schenkel der im Querschnitt V-förmig gestalteten Lamellen unter Einschluss eines großen Winkels ausgefahren. In Öffnungsstellung werden die beiden Schenkel der im Querschnitt V-förmig geformten Lüfterklappen aufeinander zu verfahren, so dass die beiden Schenkel der Lüfterklappen nur noch einen kleinsten Winkel zueinander einschließen. Dadurch wird ein Bereich seitlich der doppelwandigen Lüfterklappe zur Durchströmung frei gegeben.
Der gesamte konstruktive Aufwand dieser Anordnung ist aber beachtlich.
Eine Jalousie zur Regulierung eines Gasstromes ist beispielsweise auch aus der DE 200 03 208 U1 bekannt geworden. Hier ist beschrieben, wie über eine Antriebseinheit mit einer Kraftübertragungseinrichtung (Gewinde) mehrere parallel zueinander verlaufende und im Querschnitt mandelförmig geformte Lüfterklappen zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verstellt werden können. Die verstellbaren Lüfterklappen sind als Hohlprofil ausgebildet und über einen Falz miteinander verbunden und geschlossen. Durch diverse Teile der in das Hohlprofil der Lüfterklappen vorstehenden Stege soll eine gewisse Versteifung der Lüfterklappen realisiert werden. An den gegenüberliegenden üblicherweise in Breitenrichtung eines Fahrzeuges verlaufenden Kanten der Lüfterklappen oder Lüfterlamellen sind noch weitere vorstehende Anschlagsleisten gebildet, wobei eine derartige Anschlagsleiste einer Lüfterklappe mit einer benachbarten Anschlagsleiste einer nächsten Lüfterklappe in Schließstellung aneinander schlägt und damit die gesamte Anordnung in Schließstellung gebracht werden soll. Insgesamt ist die ganze Anordnung wenig stabil, wobei sich zudem eine exakte Schließstellung aufgrund der herstellungsbedingten Toleranzen nicht erzielen lässt.
Ferner ist beispielsweise eine Kühlluft-Abdeckung für einen Fahrzeugkühler auch aus der DE 38 36 374 A1 bekannt geworden. Auch bei dieser vorbekannten Kühleinrichtung sind mehrere Luftmassen-Steuerklappen in Parallellage zueinander angeordnet und dabei jeweils um ihre in Breitenrichtung des Fahrzeuges verlaufende Schwenkachse zwischen der Öffnungs- und Verschließstellung verschwenkbar. Ein Zusammenspiel dieser Kühlluft-Abdeckung mit einem spezifisch dazu angepassten Kühlergrill ist dieser Vorveröffentlichung nicht zu entnehmen.
Aus der DE 10 2015 207 037 A1 ist eine Lösung für einen Kühlergrill eines Kraftfahrzeuges zu entnehmen, um Störgeräusche aufgrund der Luftströmung während der Fahrt zu vermeiden. Dies soll dadurch erreicht werden, dass mindestens ein Störkörper oder vorzugsweise mehrere Störkörper vorgesehen sind, wobei die jeweilige Anzahl der Störkörper so angeordnet und/oder geformt ist, dass sich die auf den jeweiligen Störkörper auftretende Luftströmung ungleichmäßig auflöst. Zudem sind mehrere Luftsteuerklappen vorgesehen, die um eine Schwenkachse zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verschwenkbar sind, wodurch der durch die Luftsteuerklappen hindurchströmbare Luftstrom veränderbar ist. Die Luftsteuerklappen sind jedoch insoweit untypisch geformt, als sie einen W-förmigen Querschnitt aufweisen. In der Mitte der jeweiligen Lamelle ist ein vom Kraftfahrzeug wegzeigender Steg ausgebildet. Diese Lamellen sind selbst in einer Teilöffnung so ausgebildet, dass sie einen hohen Luftwiderstand aufweisen.
Aus der DE 10 2015 210 683 A1 ist lediglich zu entnehmen, dass den Luftsteuerklappen auch ein Lüfter nachgeordnet sein kann.
Schließlich zeigt die DE 196 52 397 A1 nur eine Jalousie, wobei die Lamellen der Jalousie aus einer Endlos-Lamelle dadurch hergestellt werden können, dass die Lamellen abgeschnitten und der Lamellenkörper im Bereich der Lagerzapfen entfernt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine verbesserte Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung zu schaffen, mit der der Kühleffekt gegenüber herkömmlichen Kühleinrichtungen deutlich verbessert werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die vorliegende Erfindung wird auf überraschende Weise die Effizienz einer Kühleinrichtung gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich verbessert. Dabei wird der verbesserte Kühleffekt mit vergleichsweise einfachen Mitteln in überraschender Weise erzielt.
Im Rahmen der Erfindung wird davon ausgegangenen, dass die Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung, insbesondere für die Verwendung von Fahrzeugen, zumindest einen Lufteinlass aufweist, der üblicherweise mit einem Kühlergrill oder Grillgitter versehen ist.
Insbesondere auch aus Gründen der Energieminimierung, in der Regel der Treibstoffminimierung, wird dabei versucht, zur Verbesserung des Luftwiderstandswertes (Cw-Wertes) den Kühlergrill so zu gestalten, dass Luft möglichst ungehindert zur Kühlung der nachfolgenden Komponenten einströmen kann.
Hier hat sich nunmehr in überraschender Weise gezeigt, dass eine deutliche Verbesserung des Kühleffektes schon dadurch bewerkstelligt werden kann, dass im Rahmen dieses Grillgitters von der Einströmseite zur Ab- oder Ausströmseite hin eine Verjüngung des Luftdurchsatz-Querschnittes ausgebildet ist. Diese Querschnitt-Verjüngung zwischen Einström- und Ausströmseite soll zumindest eine Verjüngung der Querschnittsfläche um 15% und vorzugsweise um zumindest 20% aufweisen.
Durch diese Verjüngung des Durchlass-Querschnittes wird zwar der Luftwiderstandswert eines Fahrzeuges, wenn auch nur in Bruchteilen, verschlechtert, gleichwohl wird aber der Kühleffekt um ein Vielfaches verbessert.
Denn durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird sichergestellt, dass die Strömungsgeschwindigkeit der den Kühlergrill durchströmenden Luft deutlich erhöht wird. Ein weiterer wichtiger Effekt ist, dass dadurch eine stärkere Verwirbelung der das Gitter durchströmenden Luft erzeugt wird, wodurch in dem Bereich hinter dem durchströmten Gitter die Luft stärker in Turbulenzen gerät, wodurch der Kühleffekt an den nachfolgenden Wärmetauschern oder sonstigen zu kühlenden Einheiten verbessert wird.
Ferner ist erfindungsgemäß eine Reihe von Varianten vorgesehen, wie der Luftdurchlass-Querschnitt der durch Stromungsöffnungen im Grillgitter gestaltet sein kann.
Beispielsweise kann erfindungsgemäß der Luftdurchlass-Querschnitt der Durchströmöffnungen im Grillgitter mit zum Strömungskanal weisenden konkaven Begrenzungswänden gebildet sein. Ebenso sind aber auch konkave, pyramidenstumpfförmige oder kegelstumpfförmige Seitenwandflächen im Luftdurchlass-Querschnittsbereich des Grillgitters vorgesehen. Die Luftdurchlasskanäle können dabei ferner auch in Draufsicht eine n-polygonale Umfangsfläche aufweisen oder kreisförmig elliptisch ausgebildet sein. Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen bieten allesamt Vorteile gegenüber Lösungen, bei denen die Verjüngungs-Querschnitte im Grillgitter mit geraden Seitenwänden oder trichterförmig gestaltet sind. Grundsätzlich sind auch zum Strömungskanal konvex ausgerichtete Seitenbegrenzungswände einer jeden Grillgitter-Öffnung denkbar und möglich, wobei - wie ausgeführt - jedoch konkave Seitenwandabschnitte bezüglich jeder Grillgitter-Öffnung bevorzugt sind.
Schließlich hat es sich auch als günstig herausgestellt, wenn das Durchmessermaß einer Grillgitter-Öffnung in einem bestimmten Verhältnis zur Steuerklappendicke steht, also einem Maß, welches senkrecht zu der die Steuerklappe mittig durchsetzenden Steuerebene verläuft. Dieses Dickenmaß einer jeden Steuerklappe oder Steuerlamelle soll dabei dem Durchmessermaß der Grillgitter-Öffnungen auf der Einströmseite entsprechen, und wenn möglich nicht mehr als + 20%, vorzugsweise nicht mehr als -15% oder -10% davon abweichen.
Im Hinblick auf die vorstehend genannten deutlichen Verbesserungen hat sich dann auch in überraschender Weise herausgestellt, dass für sich genommen und insbesondere im Zusammenspiel mit einem so spezifisch ausgebildeten Grillgitter die entsprechenden Steuerklappen oder Steuerlamellen eine Länge aufweisen sollen, also ein Erstreckungsmaß zwischen ihren beiden gegenüberliegenden parallel zur Verschwenkachse verlaufenden Seitenkanten, welche in einem ganz spezifischen Verhältnis zu ihrem Dickenmaß steht. Dieses Längenmaß einer jeden Steuerklappe oder -lamelle zum entsprechenden Dickenmaß der Steuerklappe oder Steuerlamelle soll erfindungsgemäß in einem Bereich zwischen 4 und 5 liegen. Durch diese spezifische Ausgestaltung wird ein besonders niedriger relativer Luftwiderstand-Koeffizient (Cw-Wert) erzielt.
Die beschriebenen Steuerklappen oder Steuerlamellen bestehen bevorzugt aus Kunststoff. Jeweils an ihren gegenüberliegenden Längsseiten, mit denen sie im geschlossenen Zustand an einer benachbarten Steuerklappe oder Steuerlamelle zusammenwirken, kann in Richtung der benachbarten Steuerklappe oder -lamelle ein Bereich im Material und insbesondere im Kuststoffmaterial der Steuerklappe oder -lamelle ausgenommen sein, in welchem eine Dichtung zur Erzielung einer möglichst hohen Dichtwirkung und Schließstellung aller Steuerklappen eingefügt ist. Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann noch eine Aufnahmefuge oder ein Aufnahmeraum vorgesehen sein, in dem bei Berührung oder Anschlag mit einer benachbarten Steuerklappe in Schließstellung das Dichtmaterial insoweit komprimiert werden kann, dass es in den Bereich der Ausnehmung oder einer Ausnehmungsnut im Aufnahmebereich des Materials der Steuerklappe verlagert werden kann.
Dabei hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn dieses Material beispielsweise als Polymermagnet ausgebildet ist, um aufgrund der Magnetisierung noch eine verbesserte Schließwirkung mit einer benachbarten Steuerklappe in Schließstellung aller Steuerklappen oder -lamellen zu erzielen.
Schließlich soll auch noch erwähnt werden, dass es sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen hat, auch noch eine bestimmte Steuereinrichtung vorzusehen, mit der alle Steuerklappen zwischen ihren beiden Extremstellungen, also in Schließ- und Öffnungsstellung, verstellt werden können.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist eine Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mittels einer elektronischen Klappenwinkel-Steuerungseinrichtung alle Steuerklappen gezielt in unterschiedlichste Winkelstellungen verfahren werden können, wodurch der hindurchströmende Luftstrom in mehreren Schritten verringert oder vergrößert werden kann. Dadurch lässt sich eine sehr viel differenziertere Kühlwirkung erzielen, verglichen mit den durch den Stand der Technik vorbekannten Lösungen, bei denen die Steuerklappen üblicherweise nur zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung, also nur zwischen diesen beiden Extremstellungen verstellbar sind.
In diesem Zusammenhang wird bevorzugt ein Step- oder Stepper-Motor verwendet, um die Verstellung schrittweise in unterschiedlichem Maße vornehmen zu können.
Dabei können auch weitere, die Gesamteinrichtung verbessernde Maßnahmen vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Krafteinrichtung, mittels der die Steuerklappen in Öffnungsstellung vorgespannt sind. Dies kann beispielsweise durch ein Spannelement erfolgen, ebenso wie durch andere, beispielsweise an der Schwenkachse angreifende Kraftspeichereinrichtungen. Dadurch ist sichergestellt, dass selbst bei einem Ausfall der Klappenwinkelverstell-Steuerungseinrichtung zur Erzielung einer maximalen Kühleinrichtung die Steuerklappen dann immer in ihre maximale Öffnungsstellung verstellt werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den anhand von Ausführungsbeispielen erläuterten Zeichnungen. Dabei zeigen im Einzelnen:

1: eine schematische frontseitige Ansicht eines Kraftfahrzeuges mit beispielsweise zwei Lufteinlassbereichen, die bevorzugt getrennt voneinander hinsichtlich der Luftdurchlassmenge gesteuert werden können;
2: eine schematische Draufsicht auf eine Luftmassen-Steuerungseinrichtung mit einem Kühlergrill, einem Lüfter und zu kühlenden Einheiten, wie beispielsweise einem Motorblock und/oder einem Wärmetauscher;
3: eine Schnittdraufsicht auf einen Ausschnitt eines schematisch wiedergegebenen Grillgitters;
4: eine schematische auszugsweise Querschnittsdarstellung durch das Grillgitter gemäß 3;
4a: eine entsprechende ausschnittsweise Darstellung von 4 hinsichtlich eines abweichend geformten Grillgitters;
4b: eine nochmals zu 4a abgewandelte Darstellung in Formgebung eines Grillgitters mit abweichend geformten Luftdurchlassöffnungen oder Luftdurchlasskanälen;
5: eine Querschnittsdarstellung senkrecht zu einer Verschwenkachse einer Luftsteuerklappe in Öffnungsstellung, auch im Hinblick auf ihre Positionierung in der Öffnungsstellung bezogen auf ein Grillgitter und die im Grillgitter ausgebildeten Luftdurchlassöffnungen bzw. Luftdurchlasskanäle;
6a: ein Ausführungsbeispiel einer Luftsteuerklappe in Querschnittsdarstellung entsprechend zu 5;
6b: eine vergleichbare Darstellung zu 6a hinsichtlich einer anders dimensionierten Luftsteuerungsklappe;
7: eine entsprechende Darstellung zu den 5 bis 6b hinsichtlich einer Luftsteuerklappe in Querschnittsdarstellung unter Ausbildung unterschiedlicher Strömungsschichten im Einsatz einer derartigen Luftmassensteuerungseinrichtung;
8: sechs Beispiele von im Querschnitt unterschiedlich geformten Luftsteuerklappen;
9a: eine schematische Anordnung der Luftsteuerklappen, die jalousieähnlich in ihrer Schließstellung übereinanderliegend in Parallelausrichtung zueinander gezeigt sind (im Querschnitt);
9b: eine entsprechende frontseitige Draufsicht auf die in 9a im Querschnitt dargestellte Anordnung der Luftsteuerklappen;
10: eine schematische verkleinerte Darstellung einer Luftsteuerklappe im Querschnitt und mit einer vergrößerten Querschnittsdarstellung der gegenüberliegenden Schließkantenbereiche einer derartigen Luftsteuerklappe unter Ausbildung einer spezifischen Dichtungs- und Dämpfungseinrichtung;
11a und 11b: entsprechende vergrößerte Detaildarstellungen hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Dichtungs- und Dämpfungseinrichtung, die in 10 gezeigt ist;
12a bis 12c: eine seitliche Darstellung senkrecht zur Schwenkachse einer Luftsteuerklappe, ein ausschnittsweise frontseitige Ansicht im Stirnseitenbereich einer Luftsteuerklappe und eine vergrößerte Detaildarstellung zweier aneinander anliegender Schließkanten zweiter benachbarten Luftsteuerklappen in deren Schließstellung, jeweils mit einer zusätzlichen Sicherheitseinrichtung zur Bewirkung einer Verschwenkung in die Öffnungsstellung der Luftsteuerklappen beim Ausfall einer Steuerungseinrichtung; und
13: eine schematische Darstellung hinsichtlich einer elektronischen Ansteuereinrichtung unter Verwendung von Stepper-Motoren, wodurch mehrere Luftsteuerklappen in unterschiedlichen Eintrittsbereichen bevorzugt getrennt voneinander in unterschiedliche Winkelstellungen bringbar sind, also nicht nur zwischen ihren Extremstellungen verstellbar sind.

In 1 ist in schematischer Frontansicht ein Beispiel für ein Fahrzeug gezeigt, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
An der Frontseite des Fahrzeugs 1 können eine oder mehrere Lufteintrittsbereiche LE vorgesehen sein. Nur rein schematisch ist ein Lufteintrittsbereich LE1 und ein Lufteintrittsbereich LE2 gezeigt, die mit einer bei Bedarf im nachfolgenden erläuterten identischen LuftSteuerklappen-Einrichtung versehen sind, die dabei aber bevorzugt nicht gemeinsam, sondern jeweils separat für sich, also getrennt betätigbar sind.
In 2 ist in schematischer Darstellung (Draufsicht) eine typische Kühleranordnung für ein Fahrzeug gezeigt, und zwar mit einem auf der Lufteintrittsseite LES ausgebildeten Grillgitter GG, einer in Luftströmungsrichtung 3 nachfolgenden Luftmassen-Steuerungs-Einheit LMS mit mehreren nachfolgend noch erläuterten Steuerklappen oder Steuerlamellen, wobei diese Luftmassen-Steuerungs-Einheit LMS nachfolgend dann häufig an einer WärmetauscherEinheit WT angeordnet ist (die ebenfalls von dem Luftstrom durchströmt wird) und hierauf folgend wiederum beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine M oder weiter zu kühlende Batterien etc. oder beides und/oder weitere zu kühlende Einheiten KE angeordnet sind.
An geeigneter Stelle zwischen dem Grillgitter GG und der Luftmassen-Steuerungs-Einheit LMS und/oder zwischen der Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung LMS und dem Wärmetauscher WT und/oder zwischen dem Wärmetauscher WT und den nachfolgend im Luftstrom angeordneten zu kühlenden Einheiten KE, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor M oder Hochleistungsbatterien etc., kann ein Lüfter oder Lüfterrad L angeordnet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Lüfter L in der Regel in Form eines Lüfterrades L zwischen dem Wärmetauscher WT und den zu kühlenden Einheiten KE beispielhaft angeordnet.
Anhand von 3 ist nunmehr in schematischer Draufsicht ein Ausschnitt eines Grillgitters GG wiedergegeben.
Das Grillgitter kann danach beispielsweise eine Vielzahl von Gitter- oder Grillgitteröffnungen aufweisen, die nachfolgend teilweise auch als Luftdurchtrittsöffnungen bezeichnet werden. Diese Luftdurchtrittsöffnungen sind grundsätzlich in dem gesamten Grillgitterbereich 7 in einer gegebenenfalls auch räumlich gekrümmten Ebene versetzt zueinander angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von Luftdurchtrittsöffnungen, die nachfolgend auch als Luftdurchtrittskanäle 5 bezeichnet werden, in mehreren Reihen 9 und Spalten 11 (also in zwei winklig zueinander verlaufenden Richtungen, d.h. im gezeigten Ausführungsbeispiel also in Horizontal- und Vertikalrichtung versetzt liegend) angeordnet, wobei die Anordnung und der Versatz dieser Luftdurchtrittsöffnungen im Gesamtbereich 7 des Grillgitters grundsätzlich beliebig angeordnet sein können.
Aus der nachfolgend im Querschnitt wiedergegebenen Darstellung gemäß 4 ist bezüglich des Grillgitters GG zu ersehen, dass das Grillgitter Luftdurchtrittsöffnungen aufweist, die als Luftdurchtrittskanäle 5 bezeichnet werden, wobei diese Luftdurchtrittskanäle 5 in Luftströmungsrichtung 3 von der Lufteintrittsseite LES zur Luftaustrittsseite LAS eine Querschnittsverjüngung aufweisen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lufteintrittsseite oder -öffnung 5a einer einzelnen Grillgitter-Öffnung, also einer einzelnen Luftdurchtrittsöffnung 5, beispielsweise quadratisch gebildet. Demgegenüber ist die Luftaustrittsseite einer einzelnen Grillgitter-Öffnung, also einer einzelnen Luftdurchtrittsöffnung 5b, kreisförmig gestaltet. Die spezifischen Querschnittsformen - wie vorstehend erläutert - nämlich quadratisch auf der Lufteintrittsseite 5a und kreisförmig auf der Luftaustrittsseite oder -öffnung 5b der Luftdurchtrittskanäle 5, sind nicht entscheidend. Entscheidend ist vielmehr, wie der Durchtrittsquerschnitt der Luftdurchtrittsöffnung von der Eintritts- zur Austrittsseite abnimmt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist das Durchmessermaß der Lufteintrittsseite der Grillgitter-Öffnung mit D_GG eingezeichnet. Demgegenüber weist das Durchmessermaß der Luftaustrittsseite 5b einer einzelnen Grillgitter-Öffnung das Maß d_GG auf.
Dabei ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass das Flächenmaß F_d der Luftaustrittsöffnung 5b auf der Luftaustrittsseite LAS um zumindest 20%, vorzugsweise um zumindest 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% kleiner ist als das Flächenmaß F_D der Lufteintrittsöffnung 5a auf der Lufteintrittsseite LES.
Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass sowohl die sogenannte Lufteintrittsöffnung 5a als auch die Luftaustrittsöffnung 5b sowie das zugehörige Flächenmaß hiervon nicht exakt im Bereich der zu äußerst liegenden Ebene des Grillgitters GG ausgebildet sein muss. Möglich wäre beispielsweise, insbesondere auf der Luftaustrittsseite, dass sich der eigentliche Luftdurchtrittskanal 5 (der teilweise auch als Luftdurchtrittsöffnung bezeichnet wird) zwar über einen wesentlichen Bereich von der Lufteintrittsseite zur Luftaustrittsseite verjüngt, aber beispielsweise an der Luftaustrittsseite wieder zumindest über eine gewisse in Strömungsrichtung verlaufende Strecke wieder weiter und damit größer werden kann. Dies hat aber auf den Luftstrom kaum Einfluss, so dass im Folgenden unter Lufteintrittsseite 5a und Luftaustrittsseite 5b jener Bereich verstanden wird, bei welchem die Luftdurchlassöffnung 5 eingangsseitig den größten Öffnungsquerschnitt und ausgangsseitig den kleinsten Öffnungsquerschnitt aufweist.
Dabei soll das Flächenmaß der Luftaustrittsseite der einzelnen Grillgitter-Öffnungen größer sein als 30%, insbesondere bevorzugt größer sein als 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% oder 70% der Querschnittsfläche der Lufteintrittsöffnung 5a der Luftdurchtrittsöffnung 5, also des Luftdurchlasskanals 5.
Die Seitenwandflächen 13 der Luftdurchtrittskanäle 5 sind dabei im Rahmen der Erfindung bevorzugt aus Sicht der Luftdurchtrittsöffnung 5 konkav gestaltet, wie aus der Querschnittsdarstellung gemäß 4 zu ersehen ist.
Anhand von 4a ist aber schematisch dargestellt, dass diese Seitenwände auch gerade verlaufen können. Weist beispielsweise die Lufteintritts- und die Luftaustrittsseite einer jeden Grillgitter-Öffnung in Draufsicht eine gleiche Umrissform auf (beide beispielsweise quadratisch), so ergibt sich eine pyramidenstumpfähnliche Verjüngung.
Ist demgegenüber die Luftaustrittsseite der einzelnen Luftdurchtrittsöffnungen 5 kreisförmig gestaltet und die Lufteintrittsöffnung beispielsweise, wie erläutert, quadratisch, so geht letztlich die quadratische Lufteintrittsseite in eine trichterförmige Kontur auf der Luftaustrittsseite über.
Nur der Vollständigkeit halber soll erwähnt sein, dass entsprechend der schematischen Wiedergabe nach 4b die Seitenwandflächen 13 der einzelnen Luftdurchtrittsöffnungen 5 auch konvex gestaltet sein können, obgleich dies zu einem weniger günstigen Gesamteffekt der Kühlung beiträgt.
Um die entsprechende Verjüngung der Gitteröffnung in Luftdurchströmrichtung 3 zu bewirken, sollte das Gitter 99 von daher auch eine gewisse Gitterdicke GD in Luftströmungsrichtung 3 aufweisen, wobei hier bevorzugt eine Gitterdicke vorgesehen ist, die zwischen 25% und 100% des Durchmessermaßes D_GG einer einzelnen Gitteröffnung entspricht. Bevorzugt sind hier Werte zwischen 40% und 60% des Durchmessermaßes D_GG der Lufteintrittsseite einer einzelnen Gitteröffnung 5.
Wie grundsätzlich bekannt ist, nimmt die Luftdurchströmgeschwindigkeit durch das Grillgitter GG mit der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges zu. Ferner hat natürlich die Saugwirkung eines vorgesehenen Lüfters 4 Einfluss auf die Durchströmgeschwindigkeit. Durch die vorstehend erläuterte Ausgestaltung des Kühlergrills 99 jedoch wird ohne nennenswerte Erhöhung des gesamten Luftwiderstandes Cw des Fahrzeugs letztlich die Luftströmgeschwindigkeit deutlich heraufgesetzt, wobei im gewünschten Maße auch dadurch bewirkte Turbolenzen im Luftstrom erzeugt werden, die zu einer deutlichen Erhöhung des Kühleffektes in den nachgeordneten zu kühlenden Einheiten wie beispielsweise Wärmetauscher und/oder Hochleistungsbatterien, Verbrennungsmotor etc. beitragen.
Anhand von 5 ist schematisch ein Querschnitt durch eine einzelne Luftsteuerklappe gezeigt.
Diese Luftsteuerklappen 17 sind in der Regel bevorzugt mit ihrer Schwenkachse 19 in Horizontalrichtung verlaufend übereinander angeordnet und können in dieser Einbaulage um ihre Schwenkachse 19 zwischen ihrer Schließstellung und ihrer Öffnungsstellung verschwenkt werden.
Möglich ist ebenso, dass diese Luftsteuerklappen 17 mit ihrer Schwenkachse 19 zwar ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind, aber mit anderer Ausrichtung verlaufend, beispielsweise in Vertikalrichtung verlaufend ausgerichtet und in Horizontalrichtung nebeneinander angeordnet sind. Auch in dieser Einbaulage können sie ebenso zwischen ihrer Schließ- und Öffnungsstellung verschwenkt werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Luftsteuerklappen 17 in Horizontalausrichtung angeordnet und dabei in Vertikalrichtung versetzt zueinander beabstandet positioniert und eingebaut.
Anhand von 5 ist im Querschnitt eine Luftsteuerklappe gezeigt, die beispielsweise mit ihrer Schwenkachse 19 in Horizontalrichtung verläuft und dabei in der gezeigten Vertikalschnittdarstellung in ihrer einen Extremlage in maximaler Öffnungsstellung in Luftströmrichtung 3 dem lufteintrittsseitigen Grillgitter GG nachgeordnet ist.
Daraus ist auch zu ersehen, dass das Dickenmaß D dieser Luftsteuerklappe 17, die teilweise auch als Luftsteuerlamelle 17 bezeichnet wird, bevorzugt in ihrem mittleren Bereich ein maximales Maß erreicht.
Senkrecht dazu weist die jeweilige Luftsteuerklappe 17 ein Längsmaß L auf, das sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Schließkanten 21 einer jeweiligen Luftsteuerklappe 17 erstreckt.
Die entsprechende Luftsteuerklappe 17 kann dabei in ihrem mittleren Bereich beispielsweise einen zylinderförmigen Schwenkachskörper 19a aufweisen, der nicht nur der Stabilität der gesamten Luftsteuerklappe 17 dient, sondern gleichzeitig auch der Aufhängung der Luftsteuerklappe zur Bewirkung einer Verschwenkbewegung um etwa 90° von Öffnungs- in Schließstellung und umgekehrt.
Die Gesamtanordnung ist dabei derart, dass bevorzugt die Mittelsymmetrieebene 23 oder Mittellängsebene 23 (die durch das Zentrum der Schwenkachse 19 dabei bevorzugt ebenfalls durch die beiden gegenüberliegenden Schließkanten 21 verläuft) genau dort angeordnet ist, wo eine jeweilige Grillgitteröffnungs-Grenze 25 zwischen zwei benachbart in diesem Ausführungsbeispiel übereinander angeordneten Grillgitteröffnungen vorgesehen ist.
Eine derartige Anordnung hat zur Folge, dass die jeweiligen Grillgitteröffnungen 5, d.h. vor allem auch die Luftaustrittsöffnung 5a, jeweils auf eine Seitenfläche 17a oder 17b einer jeweiligen Luftsteuerklappe 17 in Öffnungsstellung ausgerichtet sind, und nicht auf den eigentlichen Bereich der Schließkanten 21, wodurch der Luftströmeffekt bei hohen Luftströmgeschwindigkeiten aufrechterhalten werden kann.
Bei der erläuterten Anordnung soll das Durchmessermaß der Lufteintrittsöffnung 5a bevorzugt dem Dickenmaß D der Luftsteuerklappen 17 entsprechen, die bezogen auf den Luftstrom dem Grillgitter GG nachgeordnet sind. entsprechen. Dabei soll bevorzugt das Dickenmaß D um weniger als 20%, insbesondere weniger als 15%, weniger als 10% und insbesondere weniger als 5% vom Gitter- oder Rastermaß R und/oder von dem Durchtrittsmaß D_GG der Lufteintrittsöffnung 5a abweichen.
Dabei ist in 5 hinsichtlich einiger weniger im Vertikalquerschnitt wiedergegebener Gitteröffnungen gezeigt, dass die in diesen beiden Ausführungsbeispielen zu dem Luftdurchtrittskanal 5 konkav gebildeten Seitenwände oder Seitenwandflächen 13 beispielsweise durch einen Radius R_GGE beschrieben werden können, also eine insgesamt kugelige Teiloberfläche bilden. Die Größenordnung dieses Radius R_GGE kann in weiten Bereichen differieren und beispielsweise zwischen 3,0 mm bis 10,0 mm variieren. Dabei kann beispielsweise von einem Rastermaß oder einem Querschnittsmaß d_GG von beispielsweise 6,0 mm bis 15,0 mm ausgegangen werden, insbesondere von 8,0 mm bis 12,0 mm, insbesondere von 9,0 mm bis 10,0 mm. In diesem Fall kann beispielsweise das luftaustrittsseitige Querschnittsmaß d_GG Werte um 5,0 mm aufweisen, also beispielsweise zwischen 3,0 mm bis 9,0 mm, insbesondere 4,0 mm bis 7,0 mm und insbesondere 4,5 mm bis 6,0 mm. Werte um 5,0 mm haben sich als günstig erwiesen.
Um letztlich hohe Luftströmungen nicht nur zu erzeugen, sondern auch bis zur Erreichung des Wärmetauschers und weiterer zu kühlender Einheiten KE aufrechtzuerhalten, also die Reibung im Luftstrom möglichst gering zu halten, ist ferner vorgesehen, dass die Länge L einer jeweiligen Luftsteuerklappe 17 in Relation zu ihrem Dickenmaß D bestimmte Werte einhalten soll. Dieses Verhältnis L zu D soll sich vorzugsweise bewegen zwischen $4 = \leq L/D \leq 5 .$
Bewegt sich dieses Verhältnismaß der einzelnen Luftsteuerklappen 17 zwischen den angegebenen Werten 4 und 5 und bevorzugt zwischen den Werten 4 bis 4,8 oder 4 bis 4,6 oder 4 bis 4,5, so wird ein besonders niedriger Luftwiderstands-Koeffizienzwert Cw für das Gesamtfahrzeug aufrechterhalten, und dies bei bisher nicht gekannter hoher Luftstromgeschwindigkeit im Bereich der gesamten Kühlanordnung.
Anhand von 6a und 6b sind zwei Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Luftsteuerklappen 17 gezeigt, und zwar unter Angabe beispielhafter Werte.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6a weist das Maß L 38 mm auf, wobei das Durchmessermaß D 9,5 mm entspricht. Das Verhältnis D/L beträgt somit 1/4 oder umgekehrt weist das Maß L/D den Wert 4 auf.
Bei der zweiten Variante gemäß 6b ist bei gleichem maximalen Durchmesser D von 9,5 mm die Luftsteuerklappe 17 mit einem Längenmaß L mit 47,5 mm ausgebildet. Das Verhältnis D/L beträgt hier 1/5 oder umgekehrt das Verhältnis L/D weist hier den Wert 5 auf.
Im erstgenannten Fall lässt sich ein Luftwiderstandswert Cw von 0,132 erzielen. Im zweitgenannten Fall gemäß 6b weist dieser Luftwiderstandswert Cw einen Wert von 0,125 auf.
Die bei diesem Beispiel im Querschnitt elliptisch ausgebildeten Luftmassensteuerklappen erzeugen dabei maximal auftretende Gesamtkräfte F, g (N) von beispielsweise 11,89 N bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6a und in Höhe von 11,67 N bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6b. Diese Werte treten beispielsweise bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und großen Volumenströmen auf.
Anhand von 7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung von einer Lufteintrittsseite links liegend zu einer Luftaustrittsseite rechts gezeigt, d.h. links über Grillgitter GG, über die Luftsteuerklappeneinheit mit den diversen Luftsteuerklappen 17 (wobei nur eine Luftsteuerklappe in Öffnungsstellung gezeigt ist) und einem nachfolgenden Wärmetauscher Wt.
Bei dem entsprechenden Aufbau wird eintrittsseitig an der in Öffnungsstellung befindlichen Luftsteuerklappe 17 zunächst ein laminarer Luftstrom 20 an der seitlichen Begrenzungs- oder Oberfläche 22 der Luftsteuerklappe 17 erzeugt, der dann bevorzugt hinter der Schwenkachse 19 in eine Turbolenz 24 übergeht und deshalb in dem nachfolgenden Wärmetauscher WT zu verbesserten Kühleffekten führt.
Grundsätzlich können die Querschnittsformen der Luftsteuerklappen 17 in einer in Längsrichtung L durch die jeweilige Steuerklappe 17 hindurchverlaufenden Mittellängsebene 23 und einer senkrecht dazu in Richtung des Dickenmaßes D verlaufenden Mittelquerebene 27 verlaufend unterschiedlich ausgebildet sein, gegebenenfalls symmetrisch.
Anhand von 8 sind unterschiedliche Querschnittsformen I bis VI für die Luftsteuerklappen 17 gezeigt.
Dabei ist die jeweilige Anströmrichtung 3, also die Luftströmrichtung 3 gemäß der Pfeildarstellung, von rechts nach links verlaufend in diesen Ausführungsbeispielen vorgesehen.
Die Variante gemäß I in 8 ist als besonders schlecht zu bezeichnen, da hier die anströmende Luft auf eine senkrecht zur Anströmrichtung 3 verlaufende Wand der so geformten Luftsteuerklappe 17 auftreffen würde. Von daher wird ein derartiges Ausführungsbeispiel bevorzugt vermieden.
Alle weiteren Ausführungsbeispiele können als günstig bewertet werden, da vor allem in Anströmrichtung 3 der vorne liegende Abschnitt der Querschnittsform der jeweiligen Luftsteuerklappe 17 kreis- oder ovalförmig oder mehr oder weniger spitz auslaufend ausgebildet ist.
Dabei kann die Ausbildung auch zur Mittellängsebene 23 sowohl symmetrisch als auch unsymmetrisch ausgebildet sein.
Die Beispiele II, V und VI in 8 sind insoweit symmetrisch ausgebildet, wohingegen die Varianten gemäß der Beispiele III und IV in 8 unsymmetrisch ausgebildet sind.
Die Ausführungsbeispiele gemäß der Varianten II bis V weisen insoweit auch Besonderheiten auf, als die Querschnittsform der einzelnen Luftsteuerklappen 7 auch unsymmetrisch zu einer senkrecht zur Mittellängs- oder Symmetrieebene 23 ausgerichteten Mittelquerebene 27 verläuft, da die Seitenwandflächen 13 zu beiden gegenüberliegenden Schließkanten 21 hin unterschiedlich spitz zu laufen und/oder nicht symmetrisch ausgebildet sind.
Dabei ist nur beispielhaft anhand der Variante III zum einen und der Variante IV zum anderen gezeigt, dass durch eine asymmetrische Ausbildung der Luftsteuerklappen 17 (asymmetrisch hinsichtlich ihrer von der einen zur gegenüberliegenden Schließkante 21 verlaufenden Mittellängsebene 23) falls gewünscht sogar eine Auftriebs- oder konträr dazu eine Abtriebswirkung erzeugt werden kann, also entsprechende Kraftkomponenten, die in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung auf die Luftsteuerklappen 17 einwirken.
Unter Berücksichtigung all dieser Aspekte wird jedoch eine Variante VI in 8 bevorzugt, da vor allem ein solches Ausführungsbeispiel auch herstellungstechnisch bedingt Vorteile aufweist.
In Schließstellung sind jeweils zwei benachbarte Luftsteuerklappen 17 so in einer mehr oder weniger senkrecht zur Luftströmrichtung 3 verlaufenden Ausrichtung verschwenkt (also zumindest fast näherungsweise um 90° zu ihrer Öffnungsstellung, die mehr oder weniger parallel zum Luftstrom verläuft), wobei die jeweils zwei dann benachbart zueinander liegenden Schließkanten 21 zweier benachbart zueinander angeordneten Luftsteuerklappen 17 sich nicht direkt am Äquator, also im Bereich der Mittellängs- oder Symmetrieebene 23, berühren, sondern leicht versetzt dazu. Dadurch können die Luftsteuerklappen 17 nicht über ihre Schließstellung hinaus verschwenkt werden, sondern erreichen in Schließstellung eine anschlagsbegrenzte Extrem- oder Endstellung. Dies ist beispielsweise in 9a für einige der Steuer- oder Lüfterklappen 17 in einer Darstellung senkrecht zu der Rotationsachse und in der 9b in einer ausschnittsweisen Draufsicht auf diese Luftsteuerklappen 17 gezeigt, wie in 9b beispielsweise auch als Luftklappen LK1, LK2. LK3 und LK4 abgekürzt dargestellt ist.
Um in dieser Stellung eine möglichst optimale Schließposition einnehmen zu können, liegen die erwähnten Schließkantenbereiche zweier benachbarter Luftsteuerklappen 17 nicht unmittelbar nur aufeinander, sondern es ist hier im Rahmen des nachfolgend gezeigten Ausführungsbeispiels eine weitere Verbesserung vorgesehen.
Wie anhand einer schematischen auszugsweisen Querschnittsdarstellung nach 10 gezeigt ist, ist in der Luftsteuerklappe 17 (jeweils auf der Schließ- und/oder Anschlagseite 29 der Schließkanten 21, nämlich dabei jeweils im Materialbereich der im Querschnitt bevorzugten ellipsenförmigen Luftsteuerklappe 17) ein Ausnehmungsbereich 31 vorgesehen, in welchem eine der verbesserten Schließung dienende Abdichteinrichtung 33 vorgesehen ist, und zwar mit einem in dem Ausnehmungsbereich 31 vorgesehenen Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial 35.
Dieses Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial 35 kann aus unterschiedlichen Materialen gebildet und/oder durch unterschiedliche Verfahrensschritte hergestellt werden.
Gemäß einer Variante ist hier vorgesehen, dass ein magnetisches Elastomer als Dichtungs- und Dämpfungsmaterial 35 verwendet wird. Dabei kann jeweils auf einer Schließkantenseite, beispielsweise der Schließkantenseite 21a in 10, ein derartiges magnetisches Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial 35 vorgesehen sein, und an dem jeweils gegenüberliegenden Ausnehmungsbereich, also an der gegenüberliegenden Schließkante 21b, ein ferromagnetisches Material verwendet werden. Ansonsten müsste in dem einen Ausnehmungsbereich, beispielsweise an der Einstiegskante 21a, ein magnetisiertes Material oder ein Magnet z.B. unter Erzeugung eines Südpols vorgesehen sein, wohingegen auf der gegenüberliegenden Schließkante 21b dann ein Material vorgesehen sein müsste, das beispielsweise einen Nordpol bildet. Durch eine derartige Ausbildung werden jeweils die entsprechenden Dichtungs- oder Dämpfungsmaterialien 35 zweier benachbarter Luftsteuerklappen 17 in ihrer Schließstellung aufeinander zu angezogen, wobei die gesamte Dichtwirkung verbessert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 11a und 11b wird in dem entsprechenden Ausnehmungsbereich 31 ein aus Kunststoff bestehendes Abdichtmaterial als Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial 35 eingesetzt, welches bei der Variante gemäß 11a beispielsweise als 2K-Dichtung und bei der Variante gemäß 11b als Dichtung mit einer Feder ausgebildet sein kann.
Dabei ist das Dichtungs- und Dämpfungsmaterial 35 (welches elastisch ist) über die benachbarte und zugehörige Seitenwandfläche 13 der Luftsteuerklappe 17 in Schließrichtung leicht überstehend ausgebildet, um quasi einen auf Anschlag elastischen Puffer zu bilden. Liegen zwei benachbarte Schließkanten aneinander, so wird dieser überstehende elastomere Materialbereich zusammengepresst. Um hier gleichwohl eine sichere Dichtung zu gewährleisten, ist bevorzugt in dem Ausnehmungsbereich 31 im Material der Luftsteuerklappe 17 noch eine Nut oder ein Materialaufnahmebereich 37 ausgebildet. In Schließstellung kann dann jener Materialbereich des zusammengepressten Dichtungs- und Dämpfungsmaterials 35 in diesen zur Verfügung stehenden Materialaufnahmebereich 37 hinein verformt werden.
Anhand von 12a ist eine einzelne Luftsteuerklappe 17 in ihrer Schließstellung in Querschnittsdarstellung senkrecht zur Breitenerstreckung und damit senkrecht zu deren Schwenkachse 19 verlaufend dargestellt, in 12b ausschnittsweise in Draufsicht auf eine in Schließstellung gezeigte Luftsteuerklappe 17 im Bereich ihres Stirnseitenendbereiches und in 12c ein vergrößerter Detailausschnitt zweier in ihrer Anschlagstellung befindlicher Luftsteuerklappen 17, also in deren Schließstellung.
Anhand dieser Figuren ist auch zu entnehmen, dass die Luftsteuerklappen-Einrichtung insgesamt noch als Sicherungsmaßnahme eine Kraftspeichereinrichtung 39, beispielsweise in Form einer Rückholfedereinrichtung 39a aufweisen kann.
Diese Rückholfedereinrichtung greift bevorzugt an einer Schließkante 21, beispielsweise an der Schließkante 21a bei dem Ausführungsbeispiel nach 11a an und wird über eine stirnseitig angeordnete Trommel- oder Scheibenanordnung bis zu einem etwa gegenüberliegenden Befestigungspunkt 41 in gespanntem Zustand geführt und dort unverschwenkbar fest zumindest mittelbar an der gesamten Luftmassensteuer-Einrichtung verankert.
Fällt beispielsweise eine die Luftsteuerklappen 17 steuernde Einrichtung aus, so wird dadurch sichergestellt, dass durch diese Kraftspeichereinrichtung 39, beispielsweise in Form der Rückholfeder-Einrichtung 39a die einzelnen Luftsteuerklappen 17 immer in ihre Öffnungslage anschlagsbegrenzt verschwenkt werden, damit also immer eine maximale Kühlwirkung sichergestellt ist.
In einer besonders bevorzugten Variante ist dabei vorgesehen, dass die Kraftspeichereinrichtung 39 als elastische Rückholfeder ausgebildet ist, bei der es sich um eine Elastomer-Feder handelt. Diese Elastomer-Feder ist in einer besonders bevorzugten Variante in einer weiteren Ausbildung der Erfindung Teil der 2K-Anspritzung des Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterials 35, d.h. des zugehörigen Dichtungs- und/oder Dämpfungselements 35'. Somit kann also nicht nur die Rückholfeder, sondern vor allem auch das Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial 35 insgesamt als 2K-Anspritzung der Luftsteuerklappe 17 ausgebildet sein.
Die erläuterten Luftsteuerklappen 17 können durch alle geeigneten und erdenklichen Steuereinrichtungen entsprechend angesteuert werden.
Im Rahmen der Erfindung ist jedoch bevorzugt eine elektrische/elektronische Klappenwinkelsteuereinheit vorgesehen, die bevorzugt einen Schritt- oder Stoppmotor 47 umfasst.
Durch eine geeignete elektronische Steuerungseinrichtung 51 mit zugehörigen Sensoren kann beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit v und/oder die Lufteinströmgeschwindigkeit v_L und/oder die Temperatur in einem vorgesehenen Wärmetauscher Wt und/oder die Temperatur an geeigneter Stelle im Motorblock und/oder die Temperatur oder ein Mittelmaß einer Temperatur von vorgesehenen Batterien und insbesondere Hochleistungsbatterien im Falle von elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen erfasst werden.
Anhand dieser Daten können dann mittels der elektronischen Steuerungseinrichtung 51 über den erwähnten Schritt- oder Stepper-Motor 47 die Luftsteuerklappen 17 eines Lufteintrittsbereiches L1, L2, ... LX über ein Übertragungs-, Übersetzungs- und/oder sonstige Antriebseinrichtungen bevorzugt parallel und im gleichen Sinne so angesteuert werden, dass diese Luftsteuerklappen 17 nicht nur zwischen ihren beiden Extremstellungen zwischen Schließ- und Öffnungsstellung verschwenkt werden können, sondern zielgerichtet in mehreren Zwischenschritten. Dadurch kann der durch die Luftsteuerklappen 17 hindurchströmende Luftstrom gezielt dosiert und begrenzt werden, wodurch eine im Einzelfall sehr viel feinere und optimierte Kühlung der zu kühlenden Komponenten bewirkt werden kann.
Mit anderen Worten ist also eine bevorzugte zentrale Luftmassensteuerungs-Einrichtung vorgesehen, welche die erforderliche und optimierte Luftklappenwinkel-Stellung von beispielsweise 95° bis 99° (senkrecht zum Luftstrom 3) in Schließstellung bis beispielsweise 0° (parallel zum Luftstrom 3) über eine elektronische Steuerbox steuert, nämlich in Abhängigkeit der erforderlichen Antriebs- und/oder Heizungs- und/oder Kühlleistung. Hierfür reicht in der Regel die sensorische Erfassung der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Luftstrom-Geschwindigkeit aus.
Anhand von 13 ist dies schematisch beispielsweise für zwei Lufteintrittssektoren oder -bereiche LE1, LE2 und einen weiteren Lufteinlassbereich LEX dargestellt (da eine Beschränkung auf eine bestimmte Anzahl von Lufteinlassbereichen nicht gegeben ist), wobei über die entsprechenden Steuereinheiten und die Stepper-Motoren dann die einzelnen Lüfterklappen in unterschiedliche Winkelstellungen verstellt werden können. Dabei sind die Lüfterklappen beispielhaft nur in drei Stellungen dargestellt, und zwar ohne Einschränkung auf die dargestellten Winkeleinstellungen.
Ganz allgemein kann also anhand von 13 festgehalten werden, dass letztlich im Rahmen der Erfindung nicht nur für eine, sondern für gegebenenfalls mehrere vorgesehene Lufteinlässe LE jeweils separat die optimale Luftklappenansteuerung realisiert werden kann. Dabei lässt sich die Luftmassen-Steuer-Klappen-Winkel-Einstellung in Abhängigkeit der

- erforderlichen Antriebs- und/oder Heizungs- und/oder Kühlleistung einstellen, und zwar
- in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit und einer vorgegebenen Luftmassen-Steuer-Vorgabe, wobei
- die Steuerung der Luftsteuerklappen 17, d.h. eines ganz bestimmten gewünschten und bevorzugten Klappenstellwinkels beispielsweise über ein Motor-Management MM, ein zentrales Luftstrom-Steuer-Management und über zusätzlich vorgesehene programmierbare Steuer-Einheiten (ST-MP) erfolgen kann, also Steuerbaugruppen.

Mit anderen Worten wird also bevorzugt über Sensoren die entsprechende Sensorinformation hinsichtlich der Motortemperatur und/oder der Batterietemperatur (im Falle einer Hybridfahrzeuges oder eines rein elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges) gemessen und vorzugsweise auch sensorisch die Fahrgeschwindigkeit erfasst.
Die Luftmassen-Anströmung über Luftsteuerklappen 17 und damit die bewirkte Kühlung kann in Abhängigkeit von zuvor bestimmten Fahrzeugdaten mit erfolgen.
Wie bereits angedeutet wurde, ist also bevorzugt für jeden eigenen Lufteinlass LE1, LE2, ..., LEX jeweils ein im Rahmen der erläuterten Schilderung sehr effizient arbeitendes System möglich, mit welchem auch Öffnungs-Zwischenwinkel hinsichtlich der Luftsteuerklappen 17 über das erwähnte Motormanagement (MM) und eine zentrale Luftmassen-Steuereinheit 51 sowie über programmierbare Vorgaben in Abhängigkeit eines bestimmten Fahrzeugs oder Fahrzeugtyps eingestellt werden können, also individuell von den einzelnen Fahrzeugen abhängig (diese Steuerungen geben dann auch Cw-Werte mit ein, die von Fahrzeug zu Fahrzeug variieren).
Je nach erforderlicher Luftkühlmenge, welche über das zentrale Luftmassen-Steuer-Modul 51 ermittelt und vorgegeben wird, ist es möglich

a) nur bestimmte Lufteinlass-Öffnungen der Luftsteuerklappen ganz zu öffnen oder zu schließen oder in einen Zwischenwinkel zwischen den beiden Extremstellungen zu bringen, und/oder
b) geöffnete Luftklappen in einen Winkel zu verfahren, der beispielsweise dem geringsten Luftwiderstandswert entspricht, um Energie und Treibstoff zu sparen; der Idealfall für einen optimalen Cw-Wert-Luftwiderstandswert liegt vor, wenn alle Luftsteuerklappen 17 geschlossen sind, was bei Verbrennungsmotoren komplett anders ist als bei Hochvolt-Batterie-Kühlung für elektroenergetisch angetriebene Fahrzeuge, die trotz des langsameren mittleren Fahrgeschwindigkeitsprofils erheblich mehr Kühlleistung brauchen; dies bedeutet, dass die Luftsteuerklappen bei derartigen Fahrzeugen länger geöffnet sein müssen, was an sich ungünstig ist; außerdem ist es über ein Pumpen-Impuls-Kühlungssystem auch möglich, energiesparend auch im Stillstand zu kühlen.

Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass mittels des sogenannten Motor-Managements beispielsweise die Motortemperatur (oder über ein Energie-Management die Temperatur einer zu kühlenden Hochvoltbatterie) bevorzugt über Sensoren festgehalten und ermittelt werden kann. Ferner kann in der sogenannten Management-Einheit mit festgehalten werden,

- welche Steuerklappen bei welchen Bedingungen geöffnet werden sollen,
- wie viele Steuerklappen geöffnet werden sollen, und
- wie weit die einzelnen Steuerklappen geöffnet werden sollen.

Denn Ziel ist es, die Klappen möglichst wenig zu öffnen, da dadurch der Luftwiderstand des Gesamtfahrzeuges verbessert wird.
Mit einer zentralen Steuereinheit kann also für jedes Fahrzeug ein bestimmtes Luftwiderstands-Profil (Cw-Profil) für die Luftmassendurchsetzungs-Steuerung abgespeichert und/oder einprogrammiert werden, um dann darüber den entsprechenden Stepper-Motor anzusteuern, der wiederum - wie oben ausgeführt - zielgerichtet auf optimierte Weise die einzelnen Luftsteuerklappen ansteuern kann.
Abschließend soll noch angemerkt werden, dass die gesamte Luftmassensteuerklappen-Einrichtung nicht nur modular aufgebaut, sondern auch in Form einer Gesamteinheit boxenähnlich umgesetzt werden kann, so dass diese Luftmassensteuerungs-Einrichtung beispielsweise den Gittergrill GG und zugehörige Halteeinrichtungen einschließlich der erwähnten Luftsteuerklappen 17 und deren Einbauteile zur Bewirkung einer Verschwenkbewegung der Luftsteuerklappen 17 umfasst.
Bevorzugt ist Teil dieser gesamten boxenähnlichen Einheit auch noch der erwähnte Stepper-Motor und die zugehörigen Kraftübertragungseinrichtung, worüber der Antrieb in Form des Stepper-Motors mit den einzelnen Luftsteuerklappen 17 verbunden ist. Dadurch wird eine einheitlich handhabbare boxenähnliche Gesamtkonstruktion geschaffen.
Wie erwähnt, können an einem Fahrzeug eine oder mehrere dieser Luftmassensteuer-Einrichtungen vorgesehen sein.
Die gesamte erläuterte Luftmassensteuer-Einrichtung zeichnet sich also durch verschiedene Aspekte in Alleinstellung wie aber auch in Kombination mit anderen Merkmalen aus.
Die erläuterte Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung umfasst also ein aerodynamisch angepasstes Grillgitter GG und ein Luftmassen-Steuer-Klappen-Modul, bevorzugt mit aerodynamisch angepassten Klappen-Formen. Ferner kann eine elektrisch/elektronische Klappen-Winkel-Steuer-Einheit vorgesehen sein, die bevorzugt einen Stepper-Motor mit einer integrierten und programmierbaren Steuer-Platine mit einem Motor-Management und einer Zentral-Steuerbox für die Luftmassen-Steuerung umfasst. Dieses System kann jede Luftmassen-Steuereinheit separat ansteuern, so dass jede Luftmassen-Steuereinheit separat, je nach KühlLuft-Bedarf, total oder teilweise geöffnet oder auch komplett abgedichtet und damit auch abgeschlossen sein kann.
Diese Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung besteht aus einem vorzugsweise an dem Luftmassen-Steuer-Modul mit Lamellen integrierten Grillgitter und einem Luftmassen-Klappen-Modul, das zwischen dem Grillgitter und dem Wärmetauscher vorzugweise an der Front oder Eingangsseite oder auch an der Heck-Seite eines Verkehrsmittels angeordnet ist.
Das zumindest eine Grillgitter, bevorzugt an der Fahrzeugfront eines Verkehrsmittels vorgesehen, ist bevorzugt aerodynamisch so geformt, dass möglichst wenig Luftwiderstand entsteht. Ein größerer Luft-Einlass-Durchmesser am Grillgitter geht dann in Luftströmungsrichtung in einen verjüngten Querschnitt in Richtung des Luftmassen-Klappen-Steuer-Moduls über, so dass durch die Querschnitts-Reduzierung über die Grillgitter-Breite und Grillgitter-Höhe der Luftstrom komprimiert wird. Dadurch wird eine höhere vorteilhafte Luftmassen-Beschleunigung sicherstellt, was zu einer Erhöhung der Effizienz des zur Verfügung stehenden Kühlluft-Massenstromes beiträgt, der bevorzugt in einen nachfolgenden Wärmetauscher eingeleitet wird. Dadurch kann der Antrieb bei kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen, bei hybridangetriebenen Fahrzeugen sowie bei reinen Elektrofahrzeugen mit Hochvolt-Batterien vorteilhaft gekühlt und damit verbessert werden.
Die erläuterten Luft-Steuer-Klappen bestehen bevorzugt aus Kunststoff oder anderen Leichtbau-Werkstoffen. Die Luftmassen-Steuerklappen sind bezüglich ihres Luftwiderstandes in ihrer Form bevorzugt aerodynamisch angepasst, so dass bei jeder Fahrgeschwindigkeit des Verkehrsmittels die Luft-Steuer-Klappen bei beliebigen Stellwinkeln möglichst wenig Luftwiderstand aufweisen und somit energiesparend eingesetzt werden können. Ein entsprechender Luft-Klappen-Stellwinkel kann bevorzugt über ein Elektrik/Elektronik-Einstellwinkel-Steuermodul angesteuert werden, welches bevorzugt über ein entsprechendes Motor-Management-Programm eines Zentral-Steuer-Luftmassen-Moduls den Luftmassen-Kühl-Strom-Bedarf über die erforderliche Antriebsmotor- oder Hochvolt-Batterie-Temperatur sowie über die Verkehrsmittel-Geschwindigkeit und damit die Luft-Kühlstrom-Menge bedarfsgerecht regelt und steuert.
Bezüglich der geometrischen Form und Bauweise der seitensymmetrischen Luftmassen-Steuer-Klappen wird eine von der Mitte aus beidseitig elliptisch verlaufende Form bevorzugt. Als vorteilhafter Kompromiss zwischen der aerodynamischen Effizienz, der Bauweise und den bedingten Herstellkosten wird eine Dicke D der Luft-Steuer-Klappe und eine Länge L der Luft-Steuer-Klappe bevorzugt, bei der D/L zwischen 1/4 bis 1/5 variiert. Größere Klappen-Längen L würden einen größeren Verstell-Radius zur Folge haben, was zu Platzbedarfs-Problemen führen könnte. Zu dicke Bauhöhen D würden zudem auch den freien Querschnitt reduzieren, der für den Luft-Volumenstrom bei geöffneten Luft-Steuer-Klappen zur Verfügung steht.
Ein Verhältnis von D/L oberhalb von 1/5 würde nur noch sehr kleine aerodynamische Vorteile zur Folge haben. In diesem Fall würden die Bauweise sowie das Herstellungsverfahren und die Herstellungsmethoden komplizierter ausfallen.
Diese aerodynamischen vorteilhaften Luftmassen-Steuerklappen werden in ihrem Gewicht durch bekannte Verfahren, wie bereits das bekannte GIT-Verfahren (Gas-Injektions-Technik) oder das WIT-Verfahren (Wasser-Injektions- Technik), als Leichtbau-Bauteile ausgeführt. Gleichwohl weisen diese Bauteile sehr hohe steife Hohlkörper auf. Dadurch wird Gewicht zum einen und Werkstoffkosten zum anderen eingespart. Als Werkstoffe kommen dabei vorzugsweise thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe mit Verstärkungs-, Kurz- oder Langfasern z.B. aus Kohlenstoff CF in Betracht. Die Luft-Steuer-Klappen können dabei Wandstärken aufweisen, die zwischen 0,75 mm bis 2,0 mm variieren. Dadurch werden die notwendigen Steifigkeits- und Tragverhaltens-Anforderungen erfüllt.
Als weitere vorteilhafte Herstellverfahren können auch Schalen- und Schweiß-Technologien oder auch Schmelzkern-Technologien genannt werden, mit denen die Luft-Steuer-Klappen, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, hergestellt werden.
Da die Luft-Steuer-Klappen eine hohe Dichtigkeit im geschlossenen Zustand aufweisen sollen, werden Dichtelemente oder Dichtleisten oder Dichtlippen im Bereich der gegenüberliegenden Schließkanten 21 der Luftsteuerklappen 17 verwendet, die bevorzugt auch als Schlag- und Dämpfungselemente dienen. Diese Dichtungs- und Schlag- und Dämpfungselemente werden vorzugsweise mittels eines Zwei-Komponenten-Verfahrens unter Verwendung von Kunststoffen bzw. Elastomeren hergestellt. Diese Elastomer-Dichtungs-/Dämpfungskörper sollen nur geringfügig aus dem aerodynamischen Profil-Querschnitt herausragen, um ungünstige Strömungs-Verwirbelungen und ein energie- und luftstromreduzierendes Flattern zu vermeiden. Die Form der Dichtungs- und/oder Dämpfungselemente wird über die Elastomer-Shore-Härte so gewählt, dass die Dicht- und Dämpfungsfunktion sicher gewährleistet wird, ohne die sonst vorteilhafte Aerodynamik durch die Luftsteuer-Klappen-Form zu stören.
In einigen Anwendungsfällen können die Luftsteuer-Klappen 17 mit in Öffnungsstellung vorgespannten Rückhohlfedern versehen werden, auch in Form von Metallrückhohlfedern. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Elastomer-Federn werden bevorzugt direkt an dem Elastomer-Dichtungs- und/oder Dämpfungskörper ausgebildet oder in diesen integriert, wodurch eine Verlier-Sicherheit gewährleistet wird. Zudem wird eine lange Funktions-Lebensdauer gewährleistet, wenn die Elastomer-Feder-Strecklängen für Stellwinkel von bis zu 95°, 96°, 97°, 98° oder 99° im Verhältnis zur Gesamtlänge der Elastomer-Federn ausgelegt sind. Diese Elastomer-Federn schließen auch beim Versagen der Steuer-Elektrik und/ oder Elektronik die Luftsteuer-Klappen sicher und haben somit auch eine Fail-Safe-Funktion.
Ebenso kann die Elektronik eine Fail-Safe-Elektronik integriert haben, so dass die Luftsteuer-Klappen sowohl beim Auftreten von mechanischen Problemen als auch beim Auftreten von elektrischen oder elektronischen Problemen stets sicher in ihre Öffnungsstellung verschwenkt werden können.

Claims

Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung mit folgenden Merkmalen: - mit einem Grillgitter (GG) mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen, - mit mehreren Luftsteuerklappen (17), die um zugehörige Schwenkachsen (19) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschwenkbar sind, wodurch der durch die Luftsteuerklappen (17) hindurchströmbare Luftstrom veränderbar ist, - die Luftsteuerklappen (17) und deren Schwenkachsen (19) sind in paralleler Ausrichtung zueinander mit Seitenversatz angeordnet, - in Luftströmrichtung (3) ist zwischen dem Grillgitter (GG) und den Luftsteuerklappen (17) und/oder den Luftsteuerklappen (17) nachgeordnet oder zwischen den Luftsteuerklappen (17) und dem Wärmetauscher (WT) oder einer oder mehreren zu kühlenden Einheiten (KE) ein oder mehrere Lüfter (L) vorgesehen, - die Luftdurchtrittsöffnungen im Grillgitter (GG) sind als Luftdurchtrittskanäle (5) ausgebildet, - die Luftdurchtrittskanäle (5) weisen von ihrer Lufteintrittsseite (5a) zu ihrer Luftaustrittsseite (5b) eine Querschnittsverengung oder -verjüngung auf, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: a) die Querschnitts- oder Luftdurchtrittsfläche (D_GG) der Lufteintrittsseite (5a) des Luftdurchlasskanals (5) ist im Verhältnis zur Luftdurchtrittsfläche (d_GG) der Luftaustrittsseite (5b) des Luftdurchtrittskanals (5) so gestaltet oder dimensioniert, dass die Luftdurchtrittsfläche (d_GG) der Luftaustrittsseite (5b) des Luftdurchlasskanals (5) zumindest um 20 % kleiner ist als die Luftdurchtrittsfläche (D_GG) der Lufteintrittsseite (5a) des Luftdurchtrittkanals (5), wobei der Luftdurchtrittskanal (5) durch Seitenwandflächen (13) begrenzt ist, die zum Luftdurchtrittskanal (5) hin - konkav oder - pyramidenstumpfförimg oder kegelstumpfförmig, oder - konvex gebildet sind, und/oder - die Lufteintrittsseite (5a) und/oder die Luftaustrittsöffnung (5b) eines Luftdurchtrittkanals (5) des Grillgitters (GG) in Draufsicht eine n-polygonale Umfangsfläche aufweist oder kreisförmig oder elliptisch ausgebildet ist, und/oder b) die Luftsteuerklappen (17) weisen eine Luftsteuerklappenlänge (L) in Längsrichtung zwischen ihren beiden gegenüberliegenden Schließkanten (21; 21a, 21b) und eine sich senkrecht oder quer dazu erstreckende Luftsteuerklappedicke (D) auf, die so gebildet sind, dass $4 = \leq L/D \leq 5$
gilt.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickenmaß (D) der Luftsteuerklappen um weniger als 20% oder um weniger als 15%, 10% oder um weniger als 5% von dem Durchmessermaß (D_GG) der Lufteintrittsöffnung (5a) abweicht.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsteuerklappen (17) - eine Mittellängsebene (23) aufweisen, die durch die Schwenkachse (19) der Luftsteuerklappe (17) zumindest näherungsweise von der einen zur gegenüberliegenden Schließkante (21a, 21b) verläuft, und die eine Mittelsymmetrieebene bilden, und/oder - eine senkrecht zur Mittellängsebene (23) verlaufende Mittelquerebene (27) aufweisen, die durch die Schwenkachse (19) verläuft, wobei die Mittelquerebene (27) als Quersymmetrieebene (27) ausgebildet ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsteuerklappen (17) um eine horizontal verlaufende Schwenkachse (19) zwischen ihrer Öffnungs- und ihrer Schließstellung verstellbar sind, und dass die Luftsteuerklappen (17) hinsichtlich ihrer Mittellängsebene (23) unsymmetrisch ausgebildet sind, derart, dass die Luftsteuerklappen (17) in Öffnungsstellung eine Auftriebs- oder eine Abtriebswirkung erzeugen.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdurchtrittsfläche (d_GG) der Luftaustrittsseite (5b) zumindest um 25% oder um zumindest 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70% oder 75% kleiner ist als die Luftdurchtrittsfläche (D_GG) der Lufteintrittsseite (5a) eines Luftdurchtrittskanals (5).
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Seitenwandflächen (13) zumindest näherungsweise einer Teilfläche einer Kugel mit einem Radius (R_GGE) entsprechen, der zwischen 5 mm und 20 mm liegt.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintrittseite (5a) eines Luftdurchlasskanals (5) des Grillgitters (GG) in Draufsicht eine n-polygonale Umfangsfläche aufweist, die rechteckförmig oder quadratisch oder kreisförmig oder elliptisch ausgebildet ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintrittsöffnung (5a) eine n-polygonale Umfangsfläche vorzugsweise in quadratischer Form aufweist, und dass die Luftaustrittsöffnung (5b) elliptisch oder kreisförmig gebildet ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsteuerklappen (17) in ihrer Öffnungsstellung so angeordnet sind, dass ihre dem Grillgitter (GG) zugewandt liegende Schließkante (21,), in Luftströmrichtung (3) betrachtet, hinter einem Materialsteg (16) des Grillgitter (GG) und damit versetzt zum Zentrum eines Luftdurchlasskanals (5) angeordnet ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der gegenüberliegenden Schließkanten (21; 21a, 21b) einer Luftsteuerklappe (17) oder bevorzugt in Schließstellung vorlaufend an einer Schließkante (21; 21a, 21b) eine Luftsteuerklappe (17) eine Abdichteinrichtung (33) vorgesehen ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinrichtung (33) aus einem Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial (35) besteht, welches sich in Längsrichtung der Luftsteuerklappe (17) im Bereich der gegenüberliegenden Schließkanten (21; 21a, 21b) erstreckt, wobei das Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial (35) in einem Materialaufnahmebereich (37) des die Luftsteuerklappe (17) bildenden Materials ausgebildet und/oder positioniert ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinrichtung (33) in Form des Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterials (35) in unbelastetem Zustand über die angrenzende Seitenwandfläche (13) einer zugehörigen Luftsteuerklappe (17) übersteht.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Materialaufnahmebereich (37) des Materials der Luftsteuerklappe (17) neben dem Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial (35) in unbelastetem Zustand ein Materialaufnahmebereich (37) ausgebildet ist, in welchem in Schließstellung das entgegen seiner Federkraft druckbelastete und dadurch verformte Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial (35) in den im unbelasteten Zustand freien Materialaufnahmebereich (37) hinein verformbar ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialaufnahmebereich (37) in Form einer Nut ausgebildet ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsteuerklappen (17) aus Kunststoff oder aus thermoplastischen Kunststoffen oder aus duroplastischen Kunststoffen hergestellt sind.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsteuerklappen (17) aus Kunststoff oder aus thermoplastischen Kunststoffen oder aus duroplastischen Kunststoffen mit Verstärkungs-Kurz- oder -Langfasern wie Kohlenstoff (CF) hergestellt sind.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsteuerklappen (17) als Hohlkörper ausgebildet sind, und zwar als GIT- oder WIT-Kunststoffteil.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die als Hohlkörper ausgebildeten Luftsteuerklappen (17) Wandstärken aufweisen, die vorzugsweise zwischen 0,5 mm bis 2,0 mm oder zwischen 0,75 mm bis 2,0 mm betragen.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Grillgitter (GG) eine Grillgitterdicke (GGD) und/oder einen das Grillgitter (GG) durchsetzenden Luftdurchtrittskanal (5) mit einer Kanallänge (KL) aufweist, die der maximalen Öffnungsweite der Lufteintrittsöffnung (5a) der Luftkanalöffnung (5) entspricht oder zumindest um 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % kleiner ist als die maximale Öffnungsweite der Lufteintrittsöffnung (5a) einer Luftkanalöffnung (5) und größer ist als die maximale Öffnungsweite der Luftaustrittsöffnung (5b) einer Luftkanalöffnung (5).
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitseinrichtung mit einer Kraftspeichereinrichtung (39) vorgesehen ist, worüber die Luftsteuerklappen (17) bei Ausfall einer Steuerungseinrichtung in Öffnungsstellung verschwenkbar sind.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeichereinrichtung (39) aus einer Rückholfedereinrichtung (39a) besteht oder diese umfasst.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeichereinrichtung (39) aus einer Rückholfedereinrichtung (39a) besteht oder diese umfasst, und zwar in Form eines elastomeren Seil- oder Flächenmaterials, welches im Bereich einer zugeordneten Schließkante (21; 21a) einer Luftsteuerklappe (17) angreift und im gespannten Zustand an einem feststehenden Befestigungspunkt oder -bereich (41) unter Erzeugung von Zugspannungen fixiert ist.
Luftmassen-Steuerungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine elektronische Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die zumindest einen Motor oder einen Stepper-Motor umfasst, worüber die Luftsteuerklappen (17) direkt oder mittelbar über eine Kraftübertragungseinrichtung zwischen ihrer maximalen Öffnungs- und ihrer maximalen Schließstellung sowie zwischen zumindest einer oder mehreren unterschiedlichen Zwischenstellungen verstellbar sind und in dieser Stellung gegen ein unbeabsichtigtes weiteres Verschwenken gehalten sind.