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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Verschlussvorrichtung, insbesondere für ein Luftklappensystem, zur Steuerung eines Fluidstroms, umfassend ein Profil und wenigstens ein Leitelement, wobei das Profil eine Länge L und eine Breite B aufweist und drehbar um eine Drehachse A entlang der Länge L ist.
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STAND DER TECHNIK
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Verschlussvorrichtungen in Form von Luftklappen sind zur Steuerung und Lenkung des Luftstroms z.B. zum Kühler eines Kraftfahrzeugs in unterschiedlichen Konstruktionen und Ausführungen bekannt.
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Gemeinsam ist den meisten Konstruktionen die drehbare Anordnung von Lamellen, die eine Luftzustromöffnung je nach Betriebszustand des Motors mehr oder weniger öffnen bzw. verschließen können. Die drehbaren Lamellen werden durch einen Antrieb betätigt, bzw. eingestellt. Die
DE 10 2007 013 665 A1 beschreibt eine Klappe für eine Lüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Bekannt Systeme sind aber zumeist lediglich in der Lage, die Menge des gesamten Fluidzustroms durch Öffnen und Schließen der Luftklappen zu regulieren, sie ermöglichen aber keine weitergehende gezieltere Stromlenkung.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Ausgehend davon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine leicht handzuhabende und an die konkrete Situation anpassungsfähige Verschlussvorrichtung zur Steuerung eines Fluidstroms bereitzustellen, bei dem der Fluidstrom gezielt und punktuell geleitet wird.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine Verschlussvorrichtung zur Steuerung eines Fluidstroms nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Verschlussvorrichtung, insbesondere für ein Luftklappensystem, zur Steuerung eines Fluidstroms, umfasst ein Profil und wenigstens ein Leitelement, wobei das Profil eine Länge L und eine Breite B aufweist und drehbar um eine Drehachse A entlang einer Längsachse der Länge L ist, und wobei das Leitelement im Wesentlichen senkrecht oder schräg zur Drehachse A, bzw. zum Profil entlang der Breite B am Profil angeordnet ist und wobei das Leitelement zur punktuellen und gezielten Steuerung eines Teils des Fluidstroms geeignet ist.
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Die Verschlussvorrichtung kann eine Luftklappe sein und das Luftklappensystem kann aus mehreren, d.h. mindestens zwei Verschlussvorrichtungen bestehen. Das erfindungsgemäße Leitelement dient der gezielten Luftlenkung, z.B. nach oben, unten oder seitlich. Das Leitelement kann so ausgebildet und an der Luftklappe angeordnet sein, dass es vom Luftstrom umströmt wird, sobald die Luftklappe wenigstens teilweise geöffnet wird. Je nach beabsichtigter Fluidströmungsrichtung können auch mehrere Leitelemente am Profil angeordnet sein.
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Das Profil der Verschlussvorrichtung kann grundsätzlich in Bezug zu dem Rahmen, in dem die Verschlussvorrichtung gelagert ist, vertikal oder horizontal angeordnet sein.
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Die konkrete Länge L und die Breite B sind individuell und bemessen sich nach dem jeweiligen Anwendungsgebiet und dem konkreten Einbaugebiet. Die Länge L weist eine Längsachse auf. Die Längsachse ist parallel zur Hauptausrichtungsrichtung der Verschlussvorrichtung bzw. des Profils angeordnet. Der Drehpunkt der Drehachse A kann beliebig entlang der Breite B angeordnet sein, so dass unterschiedliche Drehbewegungen der Verschlussvorrichtung erzeugt werden können. Das Leitelement wird vornehmlich auf der Rückseite (luftabgewandte Seite) des Profils positioniert.
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Bevorzugt weist das Profil wenigstens ein Aufnahmeelement und das Leitelement wenigstens ein Verbindungselement auf, wobei das Aufnahmeelement und das Verbindungselement zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Profil und dem Leitelement geeignet sind.
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Aber auch eine Variante, in der das Profil wenigstens ein Verbindungselement und das Leitelement wenigstens ein Aufnahmeelement aufweist, ist im Rahmen der Erfindung denkbar.
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In vorteilhafter Weise verläuft das Aufnahmeelement des Profils entlang der Länge L. Infolgedessen kann das Verbindungselement und somit das Leitelement zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Profil und dem Leitelement an einer beliebigen Position entlang der Länge L des Profils angeordnet werden.
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Das Aufnahmeelement ist in einer bevorzugten Ausführung in Form wenigstens einer Nut ausgebildet. Das Verbindungselement weist eine der Nut entsprechende Form (Feder) auf, die eine stabile Verbindung zwischen dem Profil und dem Leitelement herstellt.
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In besonders zweckmäßiger Weise besteht das Leitelement aus einem Befestigungsabschnitt und einem Fluidleitabschnitt. Der Befestigungsabschnitt weist mindestens ein Verbindungselement zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Profil und dem Leitelement auf. Der Fluidleitabschnitt weist eine geeignete Form auf, um die Strömung des Fluidstroms zu lenken. Der Befestigungsabschnitt ist weitgehend parallel zum Profil angeordnet, wohingegen der Fluidleitabschnitt weitgehend senkrecht zum Profil angeordnet ist. Befestigungsabschnitt und Fluidleitabschnitt können auch eigenständige, voneinander trennbare Bauteile sein.
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Hierbei bestehen der Befestigungsabschnitt und der Fluidleitabschnitt vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien und/oder weisen unterschiedliche Materialfestigkeiten auf. Das jeweilige Material bzw. die Materialfestigkeit ist einerseits abhängig von der Verbindung des Befestigungsabschnitts mit dem Profil, wofür zumeist eine hohe Materialfestigkeit erforderlich ist. Andererseits kann der Fluidleitabschnitt aus einem weichen anpassungsfähigen Material bestehen, der sich durch Deformation in definierter Weise an die Luftströmung anpasst.
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In geeigneter Weise ist das Leitelement am Profil in beliebiger Position anordnenbar. Die Verbindung zwischen dem Profil und dem Leitelement kann somit flexibel entlang der Länge L des Profils angeordnet werden, bzw. deren Lage auch noch nachträglich verändert oder auch justiert werden.
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In vorteilhafter Weise bestehen Profil und/oder das Leitelement aus Kunststoff und sind mittels Spritzgussverfahren und/oder Extrusionsverfahren hergestellt. Hierbei kommen alle denkbaren gängigen Kunststoffarten in Betracht. Profil und/oder das Leitelement können auch aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen. Wie bereits beschrieben, kann das Leitelement bzw. deren Komponenten (Befestigungsabschnitt und Fluidleitabschnitt) aus einer Komponente (1K) oder zwei Komponenten (2K) bestehen.
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Vorzugsweise ist die Verschlussvorrichtung zwar aus Kunststoff hergestellt. Einzelne Bereiche können jedoch aus anderen Materialien z.B. Aluminium, eventuell mit gleichem Geometrie-Querschnitt, ersetzt werden,
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Bevorzugt weist das Profil und/oder das Leitelement wenigstens einen extrudierten Hohlraum auf. Vor allem das Profil des Verschlusselements ist als langgestrecktes hohles Profil ausgebildet. Neben einer Gewichtsreduktion führt dies zu einem besseren Isolationsfaktor durch den Einschluss von Luft und zu einer höheren Festigkeit und Stabilität.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Leitelement am Profil verschwenkbar, insbesondere über ein Scharnier, befestigt.
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Das Leitelement weist in einer speziellen Ausführungsform ein Scharnier zum Verschwenken wenigstes eines Teils des Leitelements auf. Die Verschwenkbarkeit bewirkt, dass das Leitelement oder nur eines Teils davon, in einer bestimmten Stellung der Verschlussvorrichtung, z.B. im geöffneten Zustand senkrecht zum Profil verschwenkt werden kann und im geschlossenen Zustand am Profil anliegt.
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Figurenliste
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- 1 Darstellung der Wirkweise der Verschlussvorrichtung;
- 2A Perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform mit Luftstromleitung nach oben mit Verschlussvorrichtung in Form einer Lamelle mit Profil und Leitelement;
- 2B Darstellung von schräg oben der Verschlussvorrichtung der ersten Ausführungsform in Form einer Lamelle mit Profil und Leitelement;
- 2C Darstellung von vorne der Verschlussvorrichtung der ersten Ausführungsform, wobei drei Lamellen mit Leitelement in einem Rahmenelement angeordnet sind;
- 3A-3B Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Verschlussvorrichtung mit Luftstromleitung nach unten;
- 4A-4B Darstellung der Verschlussvorrichtung der zweiten Ausführungsform im geschlossenen und geöffneten Zustand;
- 5A-5B Darstellung einer Verschlussvorrichtung in einer dritten Ausführungsform in horizontaler Anordnung im geschlossenen und geöffneten Zustand und mit Luftleitung zur Seite;
- 6A-6B Darstellung eines Leitelements bestehend aus Befestigungsabschnitt und Fluidleitabschnitt;
- 7A-7B Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Verschlusselements.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Durch Pfeile ist ein Luftstrom symbolisiert, der durch ein Luftklappensystem strömt. Zielsetzung ist es, mit vertikalen bzw. horizontalen Lamellen eine gezielte Luftanströmung der angrenzenden Bauteile (vorliegend ein Kühler) zu gewährleisten. Der Effekt der gezielten Luftanströmung kann durch „modulare Leitschaufeln“, bzw. durch das Leitelement 2, die auf den Lamellen (nicht dargestellt) an der Rückseite aufgerastet werden, verbessert werden. Wie in 1 dargestellt, wird ein Teil des Luftstroms durch das Leitelement 2 nach oben umgelenkt.
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Die 2A, 2B und 2C zeigen eine erste Ausführung der Erfindung bei der der Luftstrom nach oben geleitet wird.
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2A zeigt erfindungsgemäßes Verschlusselement in Form einer Lamelle für ein Luftklappensystem. Das Verschlusselement weist ein langgezogenes Profil 1 mit einer Länge L und einer Breite B sowie ein darauf angeordnetes Leitelement 2 auf.
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Das Profil 1 ist um die Drehachse A drehbar und weist zwei Hohlräume 12 entlang der Länge L auf. Weiter befinden sich entlang der Länge L zwei nutförmige Aufnahmeelemente 11. Das Leitelement 2 besteht aus einem Verbindungsabschnitt 22 mit zwei Verbindungselementen 21 (vgl. Darstellung in 2B) und einen Fluidleitabschnitt 23. Der Verbindungsabschnitt 22 dient der Herstellung einer Verbindung mit dem/den Aufnahmeelementen 11. Die Verbindungselemente 21 sind komplementär zur Nut des Aufnahmeelements 11 des Profils 1 und stellen eine Nut- und Federverbindung her. Das Leitelement 2 kann also an verschiedenen Positionen der Lamelle angebracht werden. Der Fluidleitabschnitt 23 ist gebogen ausgeführt und dient der gezielten Führung der Luft, in diesem Fall nach oben.
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Das Leitelement 2 in Form einer Leitschaufel kann an der Rückseite der jeweiligen vertikal oder horizontal angeordneten Lamelle variabel positioniert werden. Zudem können auch mehrere Leitelemente auf dem Profil 1 einer Lamelle angeordnet werden.
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Daneben wird der zweiteilige Aufbau des Leitelements 2 ersichtlich. Hierbei besteht der Verbindungsabschnitt 22 und der Fluidleitabschnitt 23 aus unterschiedlichen Materialien (vgl. auch 6A und 6B).
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Die 2B und 2C zeigen das Verschlusselement in anderen Ansichten, bzw. in mehrfacher Anordnung in einem Rahmenelement 3.
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Gemäß 3A und 3B wird in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung die Luft nach unten geleitet. Der Aufbau entspricht grundsätzlich der ersten Ausführungsform wie sie in 2C dargestellt ist.
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Der Fluidleitabschnitt 23 ist derart gebogen ausgeführt, dass die Luft nach unten geführt wird. Der Befestigungsabschnitt 22 des Leitelements 2 wird im Gegensatz zur ersten Ausführung in umgekehrter Weise in die Aufnahmeelemente 11 des Profils 1 eingefügt.
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4A zeigen die Verschlussvorrichtung der zweiten Ausführungsform im geschlossenen und gemäß 4B im geöffneten Zustand.
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Die Fluidleitabschnitte 23 der Leitelemente 2 in Form von Leitschaufeln sind im geschlossenen Zustand (vgl. 4A) von vorne, d.h. der luftzugewandten Seite nicht sichtbar. Außerdem sind die Fluidleitabschnitte 23 vor Einwirkungen von außen geschützt. Daneben wird auch die Optik, z.B. im Bereich der Front eines Fahrzeugs verbessert.
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5A zeigen die Verschlussvorrichtung in einer dritten Ausführungsform im geschlossenen und gemäß 5B im geöffneten Zustand.
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Die Lamellen bzw. Profile 1 sind hierbei horizontal im Rahmen 3 angeordnet.
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Aus 5B wird die Anordnung der Leitelemente 23 ersichtlich, die die Luft zur Seite ablenken. Aus dieser Ansicht wird deutlich, dass der Aufbau im Wesentlichen der ersten Ausführung, aber in horizontaler Anordnung, entspricht.
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Aus den 6A und 6B wird der Aufbau des Leitelements 2 ersichtlich. Das Leitelement 2 besteht aus einem Befestigungsabschnitt 22 und einem Fluidleitabschnitt 23. Der Befestigungsabschnitt 22 weist zwei Verbindungselemente 21 auf.
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Gemäß 6A können die genannten Komponenten ein Bauteil darstellen und ggf. als Spritzgussteil (1K) ausgeführt sein. Dies ist insbesondere bei genügend Freiraum zum angrenzenden Bauteil sinnvoll.
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Befestigungsabschnitt 22 und Fluidleitabschnitt 23 können aber auch zwei Komponenten sein (vgl. 6B) und im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt sein. Insbesondere besteht der Verbindungsabschnitt 22 aus hartem Material und der Fluidleitabschnitt 23 aus weichem Material. Im Falle der Verwendung bei einem Kühler in einem Fahrzeug berührt im Fall eines Crashtests die Leitschaufel nicht den Kühler und der Weichbereich, also der Fluidleitabschnitt 23 legt sich am Kühler an.
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Die 7A und 7B zeigen eine vierte Ausführungsform (Leitschaufeln mit „Coanda-Effekt“) des Verschlusselements. Durch ein zweitteiliges Leitelement 2' in Form von Leitschaufeln an der Rückseite des Profils 1 wird der Luftstrom in geöffneter Stellung nach oben geführt. Der Zwischenraum zwischen den Leitschaufeln bewirkt den Coanda-Effekt bei dem die Flüssigkeitsströmung an der konvexen Oberfläche des Leitelements entlangzulaufen, anstatt sich abzulösen und sich in der ursprünglichen Fließrichtung weiterbewegen.
