DE102021206448A1 - Closure device, cooling system, vehicle and method for controlling a fluid flow rate through a heat exchanger element of a cooling system of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Um eine Verschlussvorrichtung (100) zur Steuerung eines Fluiddurchsatzes durch ein Wärmetauscherelement (40, 50) eines Kühlsystems (200; 202; 204) eines Fahrzeugs, aufweisend- ein Verschlusselement (10) sowie- eine Aufhängevorrichtung (30) zum Aufhängen des Verschlusselements (10) über dem Wärmetauscherelement (40, 50),-- wobei das Verschlusselement (10) mittels einer vertikalen Hubbewegung (80) zwischen einer Offenstellung und einer Vollverschlussstellung (10) bewegbar ist,-- wobei in der Offenstellung das Verschlusselement (10) den Strömungsweg des Fluids (20) zumindest teilweise oder vollflächig freigibt und-- wobei in der Vollverschlussstellung das Verschlusselement (10) im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet ist und den Strömungsweg des Fluids (20) vollflächig verschließt, derart weiterzubilden, dass das in der Vollverschlussstellung angeordnete Verschlusselement (10) mittels der vertikalen Hubbewegung (80) derart angeordnet werden kann, dass der Strömungsweg (20) in seinem vertikal oberen Bereich (22) rasch und/oder selektiv freigegeben wird, wird vorgeschlagen, dass- das Verschlusselement (10) mindestens eine Belüftungsöffnung (12) aufweist, wobei die Belüftungsöffnung (12) am der Aufhängevorrichtung (30) zugewandten oberen Bereich (13) des Verschlusselements (10) angeordnet ist und in der Vollverschlussstellung zumindest im Wesentlichen außerhalb des Strömungswegs des Fluids (20)angeordnet ist, und- das Verschlusselement (10) mittels der Hubbewegung (80) des Weiteren zwischen der Vollverschlussstellung und einer Belüftungsstellung bewegbar ist, wobei in der Belüftungsstellung die Belüftungsöffnung (12) des Verschlusselements (10) im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet ist und den Strömungsweg (20) des Fluids (20) zu einem der Aufhängevorrichtung (30) zugewandten oberen Bereich (13) des Wärmetauscherelements (40, 50) freilegt.A closure device (100) for controlling a fluid throughput through a heat exchanger element (40, 50) of a cooling system (200; 202; 204) of a vehicle, having - a closure element (10) and - a suspension device (30) for hanging up the closure element (10 ) above the heat exchanger element (40, 50),-- wherein the closure element (10) can be moved between an open position and a fully closed position (10) by means of a vertical lifting movement (80),-- wherein in the open position the closure element (10) blocks the flow path of the fluid (20) at least partially or over the entire surface and-- the closure element (10) being arranged in the flow path of the fluid (20) in the fully closed position and closing the flow path of the fluid (20) over its entire surface, in such a way that in the fully closed position arranged closure element (10) by means of the vertical lifting movement (80) can be arranged such that the flow path (20) in its ve rtical upper area (22) is released quickly and/or selectively, it is proposed that the closure element (10) has at least one ventilation opening (12), the ventilation opening (12) in the upper area (13) facing the suspension device (30) of the closure element (10) and in the fully closed position is arranged at least essentially outside the flow path of the fluid (20), and- the closure element (10) can also be moved between the fully closed position and a ventilation position by means of the lifting movement (80), wherein in the ventilation position the ventilation opening (12) of the closure element (10) is arranged in the flow path of the fluid (20) and the flow path (20) of the fluid (20) to an upper region (13) of the heat exchanger element (40) facing the suspension device (30). , 50) uncovered.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Verschlussvorrichtung zur Steuerung eines Fluiddurchsatzes, insbesondere eines Kühlluftstromdurchsatzes, durch ein Wärmetauscherelement eines Kühlsystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzeugs.The present invention relates to a closure device designed according to the preamble of claim 1 for controlling a fluid throughput, in particular a cooling air flow throughput, through a heat exchanger element of a cooling system of a vehicle, in particular a motor vehicle, for example an electric vehicle.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 ausgebildetes Kühlsystem eines Fahrzeugs.The present invention also relates to a cooling system of a vehicle designed according to the preamble of claim 8 .

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 ausgebildetes Fahrzeug, insbesondere mittels Elektromotor und/oder mittels Verbrennungsmotor angetriebenes Kraftfahrzeug.The present invention also relates to a vehicle designed according to the preamble of claim 9, in particular a motor vehicle powered by an electric motor and/or by an internal combustion engine.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 ausgebildetes Verfahren zur Steuerung eines Fluiddurchsatzes, insbesondere eines Kühlluftstromdurchsatzes, durch ein Wärmetauscherelement eines Kühlsystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzeugs.Finally, the present invention relates to a method designed according to the preamble of claim 10 for controlling a fluid throughput, in particular a cooling air flow throughput, through a heat exchanger element of a cooling system of a vehicle, in particular a motor vehicle, for example an electric vehicle.

In Fahrzeugen kommen Kühlsysteme zum Einsatz, um die dortigen Komponenten, wie etwa einen Verbrennungs- oder Elektromotor, Traktionsbatterien, die der Versorgung eines solchen Elektromotors mit elektrischer Energie dienen, oder auch eine Leistungselektronik, die der geregelten Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie dient, zu kühlen.Cooling systems are used in vehicles to cool the components there, such as a combustion engine or electric motor, traction batteries that are used to supply such an electric motor with electrical energy, or power electronics that are used to supply the electric motor with electrical energy in a regulated manner cool.

Das zur Kühlung eingesetzte Fluid ist meist Umgebungsluft, sogenannte Kühlluft, welche entlang der Längsachse des Fahrzeugs in das Fahrzeug einströmt und auf ihrem weiteren, entlang der Längsachse des Fahrzeugs verlaufenden, Strömungsweg das Wärmetauscherelement durchströmt. Beim Durchströmen des Wärmetauscherelements umspült oder überströmt die Kühlluft Rohrleitungen des Wärmetauscherelements. Dabei findet ein Wärmeaustausch zwischen einem durch die Rohrleitungen geführten Wärmetauscherfluid und der die Rohrleitungen überströmenden Kühlluft statt.The fluid used for cooling is mostly ambient air, so-called cooling air, which flows into the vehicle along the longitudinal axis of the vehicle and flows through the heat exchanger element on its further flow path running along the longitudinal axis of the vehicle. When flowing through the heat exchanger element, the cooling air flows around or over the pipelines of the heat exchanger element. In this case, a heat exchange takes place between a heat exchanger fluid guided through the pipelines and the cooling air flowing over the pipelines.

Die Aerodynamik eines Kraftfahrzeuges wird jedoch durch Kühllufteintritte verschlechtert. Zur Optimierung des Strömungswiderstandskoeffizienten, des sogenannten Cw-Werts, von Fahrzeugen ist daher bekannt, eine Verschlussvorrichtung zur Steuerung des Fluiddurchsatzes durch das Wärmetauscherelement vorzusehen.However, the aerodynamics of a motor vehicle are impaired by the ingress of cooling air. In order to optimize the flow resistance coefficient, the so-called drag coefficient, of vehicles, it is therefore known to provide a closure device for controlling the fluid throughput through the heat exchanger element.

Um eine besonders vorteilhafte Aerodynamik eines Kraftfahrzeugs zu realisieren, lehrt beispielsweise die Druckschrift DE 10 2015 015 215 A1 , zumindest einen Teil der Klappen einer Kraftfahrzeug-Kühlerjalousie verschließbar auszubilden. Diese verschließbaren Klappen sind dreh- oder schwenkbar gelagert, beispielsweise um 90° verstellbar. Um jedoch einen Vollverschluss der gesamten wärmetauschenden Oberflächen des Kühlsystems des Fahrzeugs mittels der Kühlerjalousie zu erreichen, wird viel Bauraum benötigt.The publication teaches, for example, how to achieve particularly advantageous aerodynamics in a motor vehicle DE 10 2015 015 215 A1 to form at least a part of the flaps of a motor vehicle radiator shutter so that they can be closed. These closable flaps are rotatably or pivotally mounted, for example adjustable by 90°. However, in order to achieve full closure of the entire heat-exchanging surfaces of the vehicle's cooling system by means of the radiator shutter, a large amount of installation space is required.

Aus der Druckschrift DE 10 2014 002 533 B3 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Luftdurchsatzes durch eine Öffnung einer Kühlervorrichtung eines Fahrzeugs bekannt, bei welcher die Öffnung mit einem textilen Flächengebilde aus elastisch dehnbaren Fasern überspannt ist. Die Fasern bilden eine Gitterstruktur mit den Luftdurchsatz bestimmenden Durchströmöffnungen. In Abhängigkeit der Dehnung der Fasern ist die Öffnungsweite der Durchströmöffnungen einstellbar. Zur Erzeugung einer Dehnung der Fasern ist das Flächengebilde mittels einer Wickelachse aufwickelbar, wobei das Flächengebilde entweder elastisch gedehnt oder dessen elastische Dehnung wieder zurückgenommen werden kann. Dabei verteilt sich die elastische Dehnung gleichmäßig über das gesamte textile Flächengebilde. Eine selektive Öffnung zu einem Teilbereich der Kühlervorrichtung ist nicht möglich.From the pamphlet DE 10 2014 002 533 B3 discloses a device for controlling the air throughput through an opening of a radiator device of a vehicle, in which the opening is covered with a textile fabric made of elastically stretchable fibers. The fibers form a lattice structure with flow openings that determine the air flow rate. Depending on the elongation of the fibers, the opening width of the through-flow openings can be adjusted. In order to produce an elongation of the fibers, the fabric can be wound up by means of a winding axis, in which case the fabric can either be elastically stretched or its elastic elongation can be withdrawn again. The elastic expansion is distributed evenly over the entire textile fabric. A selective opening to a partial area of the cooling device is not possible.

Um den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren während der Warmlaufphase im Leerlauf sowie im Teillastbetrieb nach einem Kaltstart zu verringern, schlägt die Druckschrift DE 10 2009 043 028 A1 einen Rollovorhang für einen Kraftfahrzeug-Kühler vor. In Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors ist der Rollovorhang geschlossen oder vollständig oder teilweise geöffnet. Zum Öffnen des Rollovorhangs ist dieser auf einen drehangetriebenen Wickelkörper aufwickelbar, und zum Schließen des Rollovorhangs ist dieser von dem drehangetriebenen Wickelkörper abwickelbar. Beim Öffnen kann dementsprechend nur von der dem Wickelkörper gegenüberliegenden Seite geöffnet werden, wodurch die wickelkörpernahen Bereiche erst zuletzt angeströmt werden. Um die Durchströmung der wickelkörpernahen Bereiche sicherzustellen, ist somit eine maximale Öffnung des Rollovorhangs erforderlich, was eine lange Reaktionszeit mit sich bringt.In order to reduce the fuel consumption of internal combustion engines during the warm-up phase when idling and in part-load operation after a cold start, the publication proposes DE 10 2009 043 028 A1 a roller blind for a motor vehicle radiator. Depending on the operating temperature of the internal combustion engine, the roller blind is closed or fully or partially open. To open the roller blind, it can be wound up onto a rotary-driven winding body, and to close the roller blind, it can be unwound from the rotary-driven winding body. Accordingly, when it is opened, it can only be opened from the side opposite the winding body, as a result of which the areas close to the winding body are flown to last. In order to ensure the flow through the areas close to the coil body, the roller blind must be opened as much as possible, which entails a long reaction time.

Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art, ein Kühlsystem der eingangs genannten Art, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass das in der Vollverschlussstellung oder vollflächigen Verschlussstellung angeordnete Verschlusselement mittels der vertikalen Hubbewegung derart angeordnet werden kann, dass der Strömungsweg zu den oberen Bereichen des Wärmetauscherelements rasch und/oder selektiv freigegeben wird. Im Speziellen soll der Strömungsweg zu den, der Aufhängevorrichtung zugewandten, vertikal oberen Bereichen des Wärmetauscherelements mit geringer Zeitverzögerung verschlossen sowie freigegeben werden können.Proceeding from the disadvantages and shortcomings set out above and taking into account the outlined state of the art, the object of the present invention is to provide a closure device of the type mentioned at the outset, a cooling system of the type mentioned at the outset, a vehicle of the type mentioned at the outset and a method of the type mentioned at the outset kind of further training the fact that the closure element arranged in the fully closed position or full-surface closed position can be arranged by means of the vertical lifting movement in such a way that the flow path to the upper regions of the heat exchanger element is released quickly and/or selectively. In particular, the flow path to the vertically upper regions of the heat exchanger element facing the suspension device should be able to be closed and opened with a short time delay.

Diese Aufgabe wird durch eine Verschlussvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Kühlsystem mit den im Anspruch 8 angegebenen Merkmalen als auch durch ein Fahrzeug mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen und durch ein Verfahren mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by a closure device having the features specified in claim 1 and by a cooling system having the features specified in claim 8 and by a vehicle having the features specified in claim 9 and by a method having the features specified in claim 10 . Advantageous refinements and expedient developments of the present invention are characterized in the respective dependent claims.

Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass das Verschlusselement mindestens eine Belüftungsöffnung aufweist, wobei die Belüftungsöffnung am der Aufhängevorrichtung zugewandten Bereich des Verschlusselements angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Belüftungsöffnung in der Nähe des, an der Aufhängevorrichtung gelagerten oder befestigten, Befestigungsbereichs des Verschlusselements angeordnet. Diese Belüftungsöffnung ist mittels einer vertikalen Hubbewegung, insbesondere mittels einer Aufwärtshubbewegung sowie mittels einer Abwärtshubbewegung, zwischen einer Vollverschlussstellung oder vollflächigen Verschlussstellung und einer Belüftungsstellung bewegbar. Dabei ist die Belüftungsöffnung

  • - in der Vollverschlussstellung mit Abstand zum Strömungsweg des Fluids angeordnet, beispielsweise mit vertikalem Abstand zum Wärmetauscherelement angeordnet, und
  • - in der Belüftungsstellung im Strömungsweg des Fluids angeordnet.
The present invention is therefore based on the fact that the closure element has at least one ventilation opening, the ventilation opening being arranged on the region of the closure element facing the suspension device. In other words, the ventilation opening is arranged in the vicinity of the fastening area of the closure element, which is mounted or fastened to the suspension device. This ventilation opening can be moved between a fully closed position or full-area closed position and a ventilation position by means of a vertical lifting movement, in particular by means of an upward lifting movement and by means of a downward lifting movement. Here is the ventilation opening
  • - Arranged in the fully closed position at a distance from the flow path of the fluid, for example arranged at a vertical distance from the heat exchanger element, and
  • - Arranged in the ventilation position in the flow path of the fluid.

Der Strömungsweg, insbesondere die Höhe des Strömungswegs, ist definiert durch den Weg, den das Verschlusselement beim Öffnen von seiner voll geschlossenen Stellung zu seiner voll geöffneten Stellung frei gibt. Die vertikale Erstreckung des Strömungswegs ist also die Strecke zwischen der Vollverschlussstellung und Offenstellung des Verschlusselements.The flow path, in particular the height of the flow path, is defined by the path that the closure element releases when opening from its fully closed position to its fully open position. The vertical extent of the flow path is therefore the distance between the fully closed position and the open position of the closure element.

In der Belüftungsstellung legt die Belüftungsöffnung die Anströmseite und/oder die Abströmseite des Wärmetauscherelements im Bereich der Belüftungsöffnung frei.In the ventilation position, the ventilation opening exposes the inflow side and/or the outflow side of the heat exchanger element in the area of the ventilation opening.

In der Vollverschlussstellung ist das Verschlusselement im Strömungsweg des Fluids angeordnet und verschließt den Strömungsweg über die gesamte Fläche der Anströmseite des Wärmetauscherelements und/oder über die gesamte Fläche der Abströmseite des Wärmetauscherelements. Die Belüftungsöffnung ist in der Vollverschlussstellung zumindest im Wesentlichen außerhalb des Strömungswegs angeordnet.In the fully closed position, the closure element is arranged in the flow path of the fluid and closes the flow path over the entire surface of the inflow side of the heat exchanger element and/or over the entire surface of the outflow side of the heat exchanger element. In the fully closed position, the ventilation opening is arranged at least essentially outside the flow path.

Als vertikale Hubbewegung ist vorliegend eine entlang der Vertikalachse des Verschlusselements bzw. senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs gerichtete Hubbewegung bezeichnet.In the present case, a lifting movement directed along the vertical axis of the closure element or perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle is referred to as a vertical lifting movement.

Zum Bereitstellen der Hubbewegung weist die Verschlussvorrichtung vorteilhafterweise eine Antriebsvorrichtung, beispielsweise eine Wellenantriebsvorrichtung mit einem Wellenkörper und einem zum Drehen des Wellenkörpers ausgebildeten Antriebselement auf. Der Wellenkörper kann zudem die Funktion der Aufhängevorrichtung übernehmen, also das Verschlusselement vertikal über dem Wärmetauscherelement aufhängen. Beispielsweise kann die Aufhängevorrichtung eine mit vertikalem Abstand zum Wärmetauscherelement aufgehängte Wickelwelle sein, auf welche die Verschlussvorrichtung aufrollbar ist, oder mittels welcher die Verschlussvorrichtung zusammenziehbar und auseinanderfahrbar ist.In order to provide the lifting movement, the closure device advantageously has a drive device, for example a shaft drive device with a shaft body and a drive element designed to rotate the shaft body. The shaft body can also assume the function of the suspension device, that is to say suspend the closure element vertically above the heat exchanger element. For example, the suspension device can be a winding shaft suspended at a vertical distance from the heat exchanger element, onto which the closure device can be rolled up, or by means of which the closure device can be contracted and extended.

Mit anderen Worten basiert ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darauf, mindestens eine Belüftungsöffnung im wickelbaren Verschlusselement eines vollflächigen Kühlluftregelsystems vorzusehen.In other words, a particularly advantageous exemplary embodiment of the present invention is based on providing at least one ventilation opening in the windable closure element of a full-surface cooling air control system.

Das Verschlusselement kann ein, insbesondere fluiddichter oder im Wesentlichen luftdichter, Vorhang sein, der mittels der Hubbewegung auf den Wellenkörper wickelbar ist bzw. von dem Wellenkörper abrollbar oder abwickelbar ist. Dabei ist die Belüftungsöffnung in der Vollverschlussstellung auf den Wellenkörper aufgewickelt oder aufgerollt und in der Belüftungsstellung vom Wellenkörper abgerollt oder abgewickelt und im Strömungsweg des Fluids auf gleicher Höhe mit der Anströmseite sowie der Abströmseite des Wärmetauscherelements angeordnet.The closure element can be a curtain, in particular a fluid-tight or essentially air-tight curtain, which can be wound onto the shaft body or unrolled or unwound from the shaft body by means of the lifting movement. The ventilation opening is wound or rolled up onto the shaft body in the fully closed position and unrolled or unwound from the shaft body in the ventilation position and arranged in the flow path of the fluid at the same height as the inflow side and the outflow side of the heat exchanger element.

Alternativ zu einem Aufrollen auf den Wellenkörper und Abrollen vom Wellenkörper kann der Vorhang dazu ausgebildet sein, mittels der Drehbewegung des Wellenkörpers zusammengezogen und ausgefahren zu werden. Beispielsweise kann der Vorhang dazu ausgebildet sein, zusammengezogen zu werden, indem ein, sowohl mit dem Vorhang als auch mit dem Wellenkörper verbundenes, Zugseil auf den Wellenkörper aufgerollt wird, und durch ein Abrollen des Zugseils vom Wellenkörper flächig abgesenkt zu werden.As an alternative to being rolled up onto the shaft body and unrolled from the shaft body, the curtain can be designed to be pulled together and extended by means of the rotary movement of the shaft body. For example, the curtain may be configured to be drawn together by rolling a pull cord connected to both the curtain and the shaft body onto the shaft body, and by a Unrolling of the traction cable to be lowered flat from the shaft body.

In der Offenstellung ist das Verschlusselement derart angeordnet, dass es den Strömungsweg des Fluids zum Wärmetauscherelement zumindest teilweise, beispielsweise im Wesentlichen oder vollflächig, freigibt. In der Offenstellung legt also das Verschlusselement die Anströmseite sowie die Abströmseite des Wärmetauscherelements vollständig frei, und das Fluid kann frei auf seinem Strömungsweg zum Wärmetauscherelement fließen bzw. vom Wärmetauscherelement abströmen.In the open position, the closure element is arranged in such a way that it opens up the flow path of the fluid to the heat exchanger element at least partially, for example essentially or over the entire surface. In the open position, the closure element thus completely exposes the inflow side and the outflow side of the heat exchanger element, and the fluid can flow freely on its flow path to the heat exchanger element or flow away from the heat exchanger element.

Das Verschlusselement ist vorteilhafterweise aus flexiblem Material, insbesondere aus mindestens einem textilen oder gewebtem Material und/oder aus mindestens einer Folie gebildet. Als Folie wird vorliegend beispielsweise ein aus Metall oder Kunststoff in Bahnen hergestelltes, sehr dünnes Material bezeichnet. Die Ausbildung des Verschlusselements aus Textil ist besonders vorteilhaft, weil sich ein Textil besonders platzsparend und geräuscharm aufwickeln lässt. Ein Verschlusselement aus textilem Material benötigt also in der Offenstellung nur einen geringen Bauraum und neigt nicht zu akustischen Auffälligkeiten.The closure element is advantageously formed from flexible material, in particular from at least one textile or woven material and/or from at least one film. In the present case, a very thin material made of metal or plastic in webs is referred to as a film, for example. The formation of the closure element from textile is particularly advantageous because a textile can be wound up in a particularly space-saving and low-noise manner. A closure element made of textile material therefore only requires a small amount of space in the open position and is not prone to acoustic abnormalities.

Alternativ zu einem flexiblen Material kann das Verschlusselement mehrere formstabile Lamellen oder dünne Bleche aufweisen, die mittels der Antriebsvorrichtung über eine Aufwärtshubbewegung zusammenziehbar und über eine Abwärtshubbewegung ausfahrbar oder abrollbar sind. Im ausgefahrenen oder abgerollten Zustand schließen die Lamellen oder dünnen Bleche in Richtung der Höhe des Verschlusselements oder in Richtung der senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids angeordneten Gierachse des Verschlusselements aufeinanderfolgend aneinander an, wobei im Bereich der Belüftungsöffnung die Lamellen oder dünne Bleche voneinander beabstandet sind. Beispielsweise kann die Belüftungsöffnung durch eine ausgelassene Lamelle oder ein ausgelassenes Blech gebildet sein.As an alternative to a flexible material, the closure element can have a plurality of dimensionally stable lamellae or thin metal sheets, which can be contracted by means of the drive device via an upward stroke movement and can be extended or unrolled via a downward stroke movement. In the extended or unrolled state, the slats or thin sheets follow one another in succession in the direction of the height of the closure element or in the direction of the yaw axis of the closure element arranged perpendicular to the direction of flow of the fluid, with the slats or thin sheets being spaced apart from one another in the region of the ventilation opening. For example, the ventilation opening can be formed by an omitted lamella or an omitted sheet.

Die technische Ausführung des Öffnens und Schließens des Strömungswegs des zum Wärmetauscherelement hinströmenden bzw. vom Wärmetauscherelement abströmenden Fluids mittels der Hubbewegung des Verschlusselements führt dazu, dass zum vollständigen Öffnen sowie zum vollständigen Schließen des Strömungswegs die Hubbewegung über den gesamten Verschlussbereich erfolgen muss. In Abhängigkeit der Höhe dieses Verschlussbereiches und der zur Verfügung stehenden Antriebsdrehzahl des Antriebselements ergibt sich daraus die Dauer zur Vollöffnung bzw. zur Offenstellung sowie zum Vollverschluss bzw. zur Vollverschlussstellung des Verschlusselementes.The technical design of the opening and closing of the flow path of the fluid flowing to the heat exchanger element or flowing out of the heat exchanger element by means of the lifting movement of the closure element means that the lifting movement must take place over the entire closure area in order to fully open and fully close the flow path. Depending on the height of this closure area and the available drive speed of the drive element, this results in the duration for full opening or for the open position and for full closure or for the full closed position of the closure element.

Die erfindungsgemäße Belüftungsöffnung bietet die Möglichkeit, die Reaktionszeit bis zur Durchströmung der aufhängevorrichtungsnahen, insbesondere wickelwellennahen, Wärmetauscherbereiche signifikant zu verkürzen. Nach dem Vollverschluss kann in kürzester Zeit die im Bereich der Aufhängevorrichtung angeordnete Belüftungsöffnung freigelegt werden. Somit kann nach dem Vollverschluss in kürzester Zeit der Strömungsweg zu vom Untergrund, beispielsweise von der Straße, abgewandten Bereichen des Wärmetauscherelements freigelegt werden. Dies ermöglicht es, den Strömungsweg des Fluids zu im oberen Bereich des Wärmetauscherelements angeordneten, schmutzempfindlichen sowie temperaturempfindlichen oder thermisch kritischen Bauelementen mit kurzer Reaktionszeit zu öffnen und zu schließen.The ventilation opening according to the invention offers the possibility of significantly shortening the reaction time until the flow through the heat exchanger areas close to the suspension device, in particular close to the winding shaft. After the full closure, the ventilation opening in the area of the suspension device can be uncovered in a very short time. Thus, after the full closure, the flow path to the areas of the heat exchanger element facing away from the ground, for example from the street, can be exposed in a very short time. This makes it possible to open and close the flow path of the fluid to dirt-sensitive and temperature-sensitive or thermally critical components arranged in the upper area of the heat exchanger element with a short reaction time.

Auch ermöglicht die erfindungsgemäße Belüftungsöffnung, die vom Untergrund abgewandten Bereiche des Wärmetauscherelements selektiv mit dem Fluid anzuströmen. So kann der Strömungsweg des Fluids selektiv im Bereich der Belüftungsöffnungen freigegeben werden. Eine Vollöffnung des Strömungswegs des Fluids ist also nicht erforderlich, um die oberen bzw. untergrundfernen Bereiche des Wärmetauscherelements zu kühlen. Somit kann trotz Freigabe des Strömungswegs des Fluids zu den bodenfernen Bereichen des Wärmetauscherelements der Strömungswiderstandskoeffizient niedrig gehalten werden.The ventilation opening according to the invention also makes it possible for the fluid to flow selectively onto the areas of the heat exchanger element which are remote from the ground. In this way, the flow path of the fluid can be opened up selectively in the area of the ventilation openings. A full opening of the flow path of the fluid is therefore not necessary in order to cool the upper or underground areas of the heat exchanger element. Thus, the flow resistance coefficient can be kept low despite opening up the flow path of the fluid to the areas of the heat exchanger element that are remote from the bottom.

Aus der Vollverschlussstellung heraus ist der zum Anordnen des Verschlusselements in der Belüftungsstellung erforderliche Hubweg deutlich kürzer als der zum Anordnen des Verschlusselements in der Offenstellung erforderliche Hubweg. Die im Vergleich zur vollständigen Öffnung kürzeren Hubwege oder Verfahrwege des in Belüftungsstellung angeordneten Verschlusselements erlauben eine Reduzierung der notwendigen Anforderungen an die Dauerfestigkeit der Antriebsvorrichtung, insbesondere der Aktuatoren.From the fully closed position, the stroke required for arranging the closure element in the ventilation position is significantly shorter than the stroke required for arranging the closure element in the open position. The shorter stroke distances or travel distances of the closure element arranged in the ventilation position compared to the complete opening allow a reduction of the necessary demands on the fatigue strength of the drive device, in particular of the actuators.

Die Verschlussvorrichtung gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder das Verfahren gemäß der vorstehend dargelegten Art kann in einem Kühlsystem gemäß der vorstehend dargelegten Art, insbesondere in einer fluidbasierten Wärmeaustauschvorrichtung, beispielsweise in einem Kühlluftregelsystem oder in einem Klimatisierungssystem, etwa in einem M[odularen]E[lektro-Antriebs]B[aukasten], eines Fahrzeugs verwendet werden.The closure device according to the type set out above and/or the method according to the type set out above can be used in a cooling system according to the type set out above, in particular in a fluid-based heat exchange device, for example in a cooling air control system or in an air conditioning system, for example in a modular E [Electro-drive] modular [kit], a vehicle are used.

Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter anderem anhand der durch die 1 bis 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutertAs already discussed above, there are various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. On the one hand, reference is made to the claims subordinate to claim 1, on the other hand, further refinements, features and advantages of the present invention are described below, inter alia, on the basis of the 1 until 6 illustrated embodiments explained in more detail

Es zeigt:

  • 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Verschlussvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
  • 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Verschlussvorrichtung aus 1;
  • 3 in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Verschlussvorrichtung aus 1;
  • 4 in schematischer Darstellung die Verschlussvorrichtung aus 1 in Vollverschlussstellung;
  • 5 in schematischer Darstellung die Verschlussvorrichtung aus 1 in Belüftungsstellung; und
  • 6 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Kühlsystem aus 1.
It shows:
  • 1 in a schematic representation a first embodiment of a cooling system according to the present invention with a closure device according to the present invention, which works according to the method according to the present invention;
  • 2 in a schematic representation of a second embodiment of a cooling system according to the present invention with the closure device 1 ;
  • 3 in a schematic representation of a third embodiment of a cooling system according to the present invention with the closure device 1 ;
  • 4 in a schematic representation of the closure device 1 in fully closed position;
  • 5 in a schematic representation of the closure device 1 in ventilation position; and
  • 6 in side view an embodiment of a vehicle according to the present invention with the cooling system 1 .

Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 bis 6 mit identischen Bezugszeichen versehen.Identical or similar configurations, elements or features are in the 1 until 6 provided with identical reference numbers.

Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (soweit nicht anderweitig angegeben) sowohl auf das in 1 dargestellte Kühlsystem 200 als auch auf das in 2 dargestellte Kühlsystem 202 als auch auf das in 3 dargestellte Kühlsystem 204.In order to avoid superfluous repetitions, the following explanations with regard to the configurations, features and advantages of the present invention (unless otherwise stated) relate both to 1 cooling system 200 shown as well as in 2 cooling system 202 shown as well as in 3 cooling system 204 shown.

Das in 1 dargestellte Kühlsystem 200 ist als Kühlerpaket ausgebildet, beispielsweise als ein Baukastenbauteil eines M[odularen]E[lektro-Antriebs]B[aukastens], und einem, in 6 gezeigten, Fahrzeug 300 zugeordnet. Zur Optimierung des Strömungswiderstandskoeffizienten des Fahrzeugs 300 ist als aktive Aerodynamikmaßnahme im Kühlerpaket 200 des Fahrzeugs 300 ein, insbesondere vollflächiges, Verschlusssystem 100 eingesetzt (vgl. 1, 4 und 5). Bei dem in 1 dargestellten Kühlerpaket 200 ist das Verschlusssystem 100 in seiner Vollverschlussstellung sandwichartig zwischen einem ersten Wärmetauscher 40 und einem weiteren Wärmetauscher 50 angeordnet, wobei die Wärmetauscher 40, 50 in Strömungsrichtung des Fluids 20 hintereinander angeordnet sind.This in 1 The cooling system 200 shown is designed as a cooler package, for example as a modular component of a modular electric drive modular system, and a, in 6 shown, assigned to vehicle 300. In order to optimize the flow resistance coefficient of the vehicle 300, a closure system 100, in particular a full-surface closure system, is used as an active aerodynamic measure in the radiator package 200 of the vehicle 300 (cf. 1 , 4 and 5 ). At the in 1 In the cooler package 200 shown, the closure system 100 is arranged in a sandwich-like manner in its fully closed position between a first heat exchanger 40 and a further heat exchanger 50, the heat exchangers 40, 50 being arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid 20.

Alternativ zu der in 1 gezeigten sandwichartigen Anordnung kann das Verschlusssystem 100 auch lediglich einem Wärmetauscher zugeordnet sein. So zeigt 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Kühlerpaket 202 gemäß der vorliegenden Erfindung, welches nur einen ersten Wärmetauscher 40 aufweist, wobei das Verschlusssystem 100 in seiner Vollverschlussstellung im Strömungsweg der Kühlluft 20 hinter dem ersten Wärmetauscher 40 angeordnet ist. Alternativ könnte das Verschlusssystem 100 in seiner Vollverschlussstellung im Strömungsweg der Kühlluft 20 auch vor dem ersten Wärmetauscher 40 angeordnet sein (nicht gezeigt). Bei dem in 3 gezeigten, dritten Ausführungsbeispiel für ein Kühlerpaket 204 gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verschlusssystem 100 in seiner Vollverschlussstellung im Strömungsweg der Kühlluft 20 vor dem weiteren Wärmetauscher 50 angeordnet, wobei der erste Wärmetauscher 40 (nicht gezeigt) vom weiteren Wärmetauscher 50 beabstandet ist.As an alternative to the in 1 shown sandwich-like arrangement, the closure system 100 can also be assigned to only one heat exchanger. So shows 2 a second exemplary embodiment of a cooler package 202 according to the present invention, which has only a first heat exchanger 40, the closure system 100 being arranged in its fully closed position in the flow path of the cooling air 20 behind the first heat exchanger 40. Alternatively, the closure system 100 could also be arranged upstream of the first heat exchanger 40 in its fully closed position in the flow path of the cooling air 20 (not shown). At the in 3 shown, third embodiment of a cooler package 204 according to the present invention, the closure system 100 is arranged in its fully closed position in the flow path of the cooling air 20 in front of the further heat exchanger 50, the first heat exchanger 40 (not shown) from the further heat exchanger 50 is spaced.

Wie in 6 dargestellt, weist das Fahrzeug 300 eine senkrecht zu den Radachsen verlaufende Längsachse X, eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Querachse Z und eine parallel zur Schwerkraft verlaufende Gierachse Y auf. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Wärmetauscher 40, 50 sowie das Kühlerpaket 200 im Kraftfahrzeug in einer von der Querachse Z und der Gierachse Y aufgespannten Ebene angeordnet sind. Die Begriffe der Achsen werden vorliegend auch für die Wärmetauscher 40, 50 sowie für das Verschlusssystem 100 verwendet, wobei von der vorstehend beschriebenen Orientierung der Wärmetauscher 40, 50 ausgegangen wird. Sollten die Wärmetauscher 40, 50 anders orientiert in dem Fahrzeug 300 angeordnet sein, gelten dann entsprechend anders orientierte Achsen für die vorliegend beschriebenen Ausführungen.As in 6 As illustrated, vehicle 300 has a longitudinal axis X perpendicular to the wheel axles, a transverse axis Z perpendicular to the longitudinal axis, and a yaw axis Y parallel to gravity. In the following, it is assumed that the heat exchangers 40, 50 and the cooler package 200 are arranged in a plane spanned by the transverse axis Z and the yaw axis Y in the motor vehicle. The terms axis are also used here for the heat exchangers 40, 50 and for the closure system 100, the orientation of the heat exchangers 40, 50 described above being the starting point. If the heat exchangers 40, 50 are arranged in a different orientation in the vehicle 300, then correspondingly differently oriented axes apply to the embodiments described here.

Ein Fluid, nämlich Kühlluft 20, strömt das Fahrzeug 300, bei Bewegung des Fahrzeug 300 in Vorwärtsfahrrichtung 310, auf seinem Strömungsweg entlang der Längsachse X des Fahrzeugs 300 an. Die Kühlluft beaufschlagt und überströmt bzw. durchströmt den Wärmetauscher 40, 50 bzw. das Kühlsystem 200, 202, 204.A fluid, namely cooling air 20, flows against the vehicle 300 on its flow path along the longitudinal axis X of the vehicle 300 when the vehicle 300 moves in the forward driving direction 310 . The cooling air acts on and flows over or through the heat exchanger 40, 50 or the cooling system 200, 202, 204.

Der mindestens eine Wärmetauscher 40, 50 weist eine zum Einlassen der Kühlluft 20 in den Wärmetauscher 40, 50 ausgebildete Anströmfläche 42, 52 sowie eine zum Auslassen der Kühlluft 20 aus dem Wärmetauscher 40, 50 ausgebildete Abströmfläche 44, 54 auf. Die von der Kühlluft 20 angeströmte Anströmfläche 42, 52 des Wärmetauschers 40, 50 erstrecket sich senkrecht zum Strömungsweg der Kühlluft 20.The at least one heat exchanger 40, 50 has an inflow surface 42, 52 designed to let the cooling air 20 into the heat exchanger 40, 50 and an outflow surface 44, 54 designed to let the cooling air 20 out of the heat exchanger 40, 50. The inflow surface 42, 52 of the heat exchanger against which the cooling air 20 flows 40, 50 extends perpendicularly to the flow path of the cooling air 20.

Das zum Steuern des Kühlluftdurchsatzes durch die Wärmetauscher 40, 50 ausgebildete Verschlusssystem 100 ist bei dem in 1 gezeigten Kühlerpaket 200 zwischen der Abströmseite 44 des ersten Wärmetauschers 40 und der Anströmseite 52 des weiteren Wärmetauschers 50 angeordnet. In den 4 und 5 ist eine Prinzipdarstellung des vollflächigen Verschlusssystems 100 dargestellt.The locking system 100 designed to control the cooling air throughput through the heat exchangers 40, 50 is shown in FIG 1 cooler package 200 shown between the outflow side 44 of the first heat exchanger 40 and the inflow side 52 of the further heat exchanger 50 is arranged. In the 4 and 5 a schematic representation of the full-surface closure system 100 is shown.

Das Verschlusssystem 100 ist gegenüber einer Vorwärtsfahrrichtung 310 des Fahrzeugs 300 stromaufwärts einer Antriebseinheit 70 angeordnet. Das Verschlusssystem 100 ist also entgegen der Strömungsrichtung der Kühlluft bzw. entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 300 vor der Antriebseinheit 70 des Fahrzeugs 300 angeordnet.The closure system 100 is arranged upstream of a drive unit 70 in relation to a forward travel direction 310 of the vehicle 300 . The closure system 100 is therefore arranged in front of the drive unit 70 of the vehicle 300 counter to the direction of flow of the cooling air or counter to the direction of travel of the vehicle 300 .

Das Verschlusssystem 100 weist

  • - mindestens ein Verschlusselement 10 auf, das zum Verschließen des Strömungswegs der Kühlluft 20, insbesondere zum zumindest bereichsweisen, beispielsweise zum vollflächigen oder im Wesentlichen vollflächigen, Abschirmen der Anströmfläche 42, 52 und/oder der Abströmfläche 44, 54 des mindestens einen Wärmetauschers 40, 50, ausgebildet ist,
  • - mindestens eine Aufhängevorrichtung 30, beispielsweise eine Wickelwelle, etwa mit einer geschlossenen Seilführung, auf, wobei die Aufhängevorrichtung 30 dazu ausgebildet ist, das Verschlusselement 10 vertikal über dem Wärmetauscher 40, 50 aufzuhängen, sowie
  • - mindestens eine Antriebsvorrichtung 30, 32 auf, die dazu ausgebildet ist, das Verschlusselement 10 zu einer vertikalen Hubbewegung 80 anzutreiben.
The closure system 100 has
  • - at least one closure element 10, which is used to close the flow path of the cooling air 20, in particular to shield at least some areas, for example the entire surface or essentially the entire surface, of the inflow surface 42, 52 and/or the outflow surface 44, 54 of the at least one heat exchanger 40, 50 , is trained,
  • - At least one suspension device 30, for example a winding shaft, for example with a closed cable guide, the suspension device 30 being designed to hang the closure element 10 vertically above the heat exchanger 40, 50, as well as
  • - At least one drive device 30, 32 which is designed to drive the closure element 10 to a vertical lifting movement 80.

Mittels der senkrecht zum Strömungsweg bzw. in Richtung der Gierachse Y gerichteten Hubbewegung 80 kann das Verschlusselement 10 zwischen einer Offenstellung, einer Vollverschlussstellung und einer Belüftungsstellung bewegt werden. In 5 sind

  • - die Strecke 14 der Hubbewegung zwischen der Belüftungsstellung und der Vollverschlussstellung sowie
  • - die Strecke 16 der Hubbewegung 80 zwischen der Offenstellung und der Belüftungsstellung gezeigt. Dabei kann die bedarfsgerechte Ansteuerung des Verschlussgrades bzw. des Kühlluftdurchsatzes anhand thermischer Einflussgrößen erfolgen.
The closure element 10 can be moved between an open position, a fully closed position and a ventilation position by means of the lifting movement 80 directed perpendicularly to the flow path or in the direction of the yaw axis Y. In 5 are
  • - the distance 14 of the lifting movement between the ventilation position and the fully closed position as well as
  • - Shown the distance 16 of the lifting movement 80 between the open position and the ventilation position. The degree of closure or the cooling air throughput can be controlled as required using thermal influencing variables.

Die senkrecht zur Längsachse X verlaufenden Seitenränder des flächigen Verschlusselements 10 können in einem zum Führen des flächigen Verschlusselements 10 ausgebildeten Führungselement 60, beispielsweise in einer Führungsschiene oder in einem Führungsrahmen 60, angeordnet sein. Der Führungsrahmen 60 kann zur Führung und Straffung des Verschlusselements 10 beispielsweise zwei parallel zueinander angeordnete Führungsschienen und eine in den Führungsschienen geführte Abschlussleiste aufweisen. Das Führungselement 60 hält das Verschlusselement 10 in der gewünschten Stellung, beispielsweise in der Vollverschlussstellung oder in der Belüftungsstellung oder auch in einer Zwischenstellung zwischen der Offenstellung und/oder der Vollverschlussstellung und/oder der Belüftungsstellung in seiner quer zur Strömungsrichtung der Kühlluft gerichteten Anordnung. Auf diese Weise kann das Führungselement 60 beispielsweise verhindern, dass der Kühlluftstrom 20 das Verschlusselement 10 aus der vorgegebenen Stellung wirbelt.The side edges of the flat closure element 10 running perpendicularly to the longitudinal axis X can be arranged in a guide element 60 designed to guide the flat closure element 10 , for example in a guide rail or in a guide frame 60 . The guide frame 60 can have, for example, two guide rails arranged parallel to one another and an end strip guided in the guide rails for guiding and tightening the closure element 10 . The guide element 60 holds the closure element 10 in the desired position, for example in the fully closed position or in the ventilation position or also in an intermediate position between the open position and/or the fully closed position and/or the ventilation position in its arrangement directed transversely to the direction of flow of the cooling air. In this way, the guide element 60 can, for example, prevent the cooling air flow 20 from whirling the closure element 10 out of the predetermined position.

In der Offenstellung ist das Verschlusselement 10 derart aufwärtsgehoben, beispielsweise zusammengerollt oder zusammengezogen und vertikal über den Wärmetauscherelementen 40, 50 angeordnet, dass es den weiteren Wärmetauscher 50 über seine gesamte Höhe vollständig freilegt und die Kühlluft 20 frei von der Abströmseite 44 des ersten Wärmetauschers 40 zur Anströmseite 52 des weiteren Wärmetauschers 50 strömen kann.In the open position, the closure element 10 is lifted upwards, for example rolled up or pulled together, and arranged vertically above the heat exchanger elements 40, 50 such that it completely exposes the further heat exchanger 50 over its entire height and the cooling air 20 freely flows from the outflow side 44 of the first heat exchanger 40 to the Inflow side 52 of the further heat exchanger 50 can flow.

In der, in 4 gezeigten, Vollverschlussstellung ist das Verschlusselement 10 derart abgesenkt, dass es den weiteren Wärmetauscher 50 über seine gesamte Höhe vollständig abdeckt oder abschirmt und den Strömungsweg zur Anströmseite 52 des Wärmetauschers 50 vollflächig verschließt. Die Verschlussrichtung 18 ist in den 4 und 5 mittels Pfeilen dargestellt.in the, in 4 In the fully closed position shown, the closing element 10 is lowered in such a way that it completely covers or shields the additional heat exchanger 50 over its entire height and completely closes the flow path to the inflow side 52 of the heat exchanger 50 . The closure direction 18 is in the 4 and 5 represented by arrows.

In der Vollverschlussstellung ist das Verschlusselement 10 in einer Ebene mit den Wärmetauschern 40, 50 angeordnet. Belüftungsöffnungen 12 des Verschlusselements 10 sind in der Vollverschlussstellung außerhalb des Strömungswegs angeordnet, beispielsweise auf einer mit vertikalem Abstand bzw. mit sich in Richtung der Gierachse Y erstreckendem Abstand über den Wärmetauschern 40, 50 angeordneten Wickelwelle 30 aufgewickelt.In the fully closed position, the closure element 10 is arranged in one plane with the heat exchangers 40, 50. Ventilation openings 12 of the closure element 10 are arranged outside the flow path in the fully closed position, for example wound up on a winding shaft 30 arranged at a vertical distance or at a distance extending in the direction of the yaw axis Y above the heat exchangers 40, 50.

In der, in 5 gezeigten, Belüftungsstellung ist das Verschlusselement 10 über seine Vollverschlussstellung hinaus weiter abgesenkt, wodurch die Belüftungsöffnungen 12 im Strömungsweg der Kühlluft 20 angeordnet sind und die Wärmetauscher 40, 50 im Bereich der Belüftungsöffnungen 12 freilegen. Mit anderen Worten legt ein zusätzlicher Hub 16 die im oberen Bereich des Verschlusselements 10 angeordneten Belüftungsöffnungen 12 frei. Wie in 5 gezeigt, ragt in der Belüftungsstellung das Verschlusselement 10 über die von der Aufhängevorrichtung abgewandten unteren Enden der Wärmetauscher 40, 50 hinaus.in the, in 5 Ventilation position shown, the closure element 10 is further lowered beyond its fully closed position, as a result of which the ventilation openings 12 are arranged in the flow path of the cooling air 20 and the heat exchangers 40, 50 are exposed in the region of the ventilation openings 12. In other words, an additional stroke 16 exposes the ventilation openings 12 arranged in the upper area of the closure element 10 . As in 5 shown, the ver protrudes in the ventilation position closing element 10 beyond the lower ends of the heat exchangers 40, 50 facing away from the suspension device.

Wie in den 4 und 5 gezeigt, kann das Verschlusssystem 100 ein auf einer Wickelwelle 30 aufgehängtes oder aufgewickeltes Textil 10 sein, welches in einem Rahmen 60 geführt und über den gesamten Strömungsquerschnitt verfahren, also geöffnet und geschlossen, werden kann. Dabei befindet sich die Wickelwelle 30 am oberen Ende des Textils 10, um bei stehender Lage des Kühlerpakets 200; 202; 204 den verschmutzungsempfindlichen Teil des Verschlusssystems 100 am weitesten entfernt von Verschmutzungsquellen zu halten.As in the 4 and 5 shown, the closure system 100 can be a textile 10 suspended or wound up on a winding shaft 30, which can be guided in a frame 60 and moved over the entire flow cross section, ie opened and closed. In this case, the winding shaft 30 is at the upper end of the textile 10 in order to be able to rotate when the cooler pack 200 is in a standing position; 202; 204 to keep the contamination-sensitive part of the closure system 100 furthest away from sources of contamination.

Durch das vollständige Abwickeln des vollflächig geschlossenen Bereichs des Textils 10 wird ein Vollverschluss erzeugt und dadurch eine Optimierung des möglichen Cw-Potentiales erreicht. Durch ein weiteres Abwickeln des Textils 10 wird das Textil in einer Belüftungsstellung angeordnet, bei welcher die Kühlluft durch Belüftungsöffnungen 12 zu der Wickelwelle 30 zugewandten oberen Bereichen 13 der Wärmetauscher 40, 50 strömen kann. Die Belüftungsöffnungen 12 des Textils 10 erlauben es, das in der Vollverschlussstellung angeordnete Textil 10 mittels einer kurzen Hubstrecke 16 in die Belüftungsstellung zu bewegen und den Strömungsweg zu den oberen Bereichen der Wärmetauscher 40, 50 freizugeben. Um eine Kühlung der oberen Bereiche der Wärmetauscher 40, 50 zu ermöglichen, ist es also nicht erforderlich, das Textil von der der Wickelwelle 30 gegenüberliegenden Seite zu öffnen.By completely unwinding the area of the textile 10 that is closed over the entire area, a full closure is produced and the possible Cw potential is thereby optimized. By further unwinding the textile 10, the textile is arranged in a ventilation position in which the cooling air can flow through ventilation openings 12 to the upper regions 13 of the heat exchangers 40, 50 facing the winding shaft 30. The ventilation openings 12 of the textile 10 allow the textile 10 arranged in the fully closed position to be moved into the ventilation position by means of a short stroke distance 16 and to release the flow path to the upper regions of the heat exchangers 40 , 50 . In order to enable cooling of the upper areas of the heat exchangers 40, 50, it is therefore not necessary to open the textile from the side opposite the winding shaft 30.

Die Hubstrecke 16 zwischen der Vollverschlussstellung und der Belüftungsstellung ist deutlich kürzer als die für eine vollständige Öffnung erforderliche Hubstrecke . Aufgrund des kürzeren Hubweges 16 im Vergleich zur vollständigen Öffnung erfolgt die Belüftung der oberen Bereiche des Wärmetauschers 40, 50 aus der Vollverschlussstellung mit kürzerer Reaktionszeit. Zudem ermöglicht das in den 1 bis 5 gezeigte Verschlusssystem 100 eine Cw-Optimierung, da in der Belüftungsstellung temperaturempfindliche oder thermisch kritische, im Bereich der Wickelwelle 30 angeordnete obere Bereiche der Wärmetauscher 40, 50 mit Kühlluft angeströmt werden und gleichzeitig der Strömungsweg zu von der Wickelwelle 30 beabstandeten Bereichen oder wickelwellenfernen Bereichen der Wärmetauscher 40, 50 verschlossen ist.The stroke distance 16 between the fully closed position and the ventilation position is significantly shorter than the stroke distance required for complete opening. Due to the shorter stroke path 16 compared to full opening, the ventilation of the upper areas of the heat exchanger 40, 50 from the fully closed position takes place with a shorter reaction time. In addition, this allows in the 1 until 5 Closure system 100 shown a Cw optimization, since in the ventilation position temperature-sensitive or thermally critical upper areas of the heat exchangers 40, 50 arranged in the area of the winding shaft 30 are flown with cooling air and at the same time the flow path to areas of the heat exchangers at a distance from the winding shaft 30 or areas of the heat exchangers remote from the winding shaft 40, 50 is closed.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Verschlusselement, insbesondere wickelbares Verschlusselement, beispielsweise Vorhang aus Textil oder aus LamellenClosure element, in particular windable closure element, for example curtain made of textile or slats
1212
Belüftungsöffnungventilation opening
1313
der Aufhängevorrichtung 30 zugewandter oberer Bereich der Wärmetauscher 40, 50the upper region of the heat exchangers 40, 50 facing the suspension device 30
1414
Strecke der Hubbewegung 80 zwischen Offenstellung und Belüftungsstellung 16 Strecke der Hubbewegung 80 zwischen Vollverschlussstellung und BelüftungsstellungDistance of the lifting movement 80 between the open position and the ventilation position 16 Distance of the lifting movement 80 between the fully closed position and the ventilation position
1818
Richtung der Abwärtshubbewegung oder VerschlussrichtungDirection of downstroke movement or direction of closure
2020
Fluidstrom, insbesondere Kühlluftstrom oder Umgebungsluftstrom, zum Wärmetauscherelement 40, 50Fluid flow, in particular cooling air flow or ambient air flow, to the heat exchanger element 40, 50
2222
der Aufhängevorrichtung 30 zugewandter oberer Bereich des Fluidstroms 20, insbesondere thermisch kritischer Bereichthe upper region of the fluid stream 20 facing the suspension device 30, in particular a thermally critical region
3030
Aufhängevorrichtung, insbesondere Wellenkörper, beispielsweise WickelwelleSuspension device, in particular shaft body, for example winding shaft
3232
Antriebelement, insbesondere Wellenantrieb, beispielsweise AktuatorDrive element, in particular shaft drive, for example actuator
4040
Wärmetauscherelement, insbesondere erster Wärmetauscher,Heat exchanger element, in particular first heat exchanger,
4242
Anströmseite oder Anströmfläche, insbesondere Fluideinlass, des Wärmetauscherelements 40Inflow side or inflow surface, in particular fluid inlet, of the heat exchanger element 40
4444
Abströmseite oder Abströmfläche, insbesondere Fluidauslass, des Wärmetauscherelements 40Outflow side or outflow surface, in particular fluid outlet, of the heat exchanger element 40
5050
weiteres Wärmetauscherelement, insbesondere zweiter Wärmetauscherfurther heat exchanger element, in particular second heat exchanger
5252
Anströmseite oder Anströmfläche, insbesondere Fluideinlass, des weiteren Wärmetauscherelements 50Inflow side or inflow surface, in particular fluid inlet, of the further heat exchanger element 50
5454
Abströmseite oder Abströmfläche, insbesondere Fluidauslass, des weiteren Wärmetauscherelements 50Outflow side or outflow surface, in particular fluid outlet, of the further heat exchanger element 50
6060
Rahmen zum Führen des Verschlusselements 10 bei der Hubbewegung 80Frame for guiding the closure element 10 during the lifting movement 80
7070
Antriebseinheit, insbesondere elektrische Maschine und/oder Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise Wasserstoffverbrennungsmotor, zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 300Drive unit, in particular an electric machine and/or internal combustion engine, for example a hydrogen internal combustion engine, for driving motor vehicle 300
8080
vertikale oder senkrecht zur Längsachse X des Fahrzeugs gerichtete Hubbewegungvertical lifting movement or movement perpendicular to the longitudinal axis X of the vehicle
100100
Verschlussvorrichtung, insbesondere vollflächiges VerschlusssystemClosure device, in particular full-surface closure system
200200
Kühlsystem, insbesondere Kühlervorrichtung oder Klimatisierungseinrichtung, beispielsweise fluidbasierte Wärmeaustauschvorrichtung, etwa Kühlluftregelsystemeines M[odularen]E[lektro-Antriebs]B[aukastens], erstes AusführungsbeispielCooling system, in particular cooler device or air conditioning device, for example fluid-based heat exchange device, such as cooling air control system of a modular electric drive assembly, first exemplary embodiment
202202
Kühlsystem, insbesondere Kühlervorrichtung oder Klimatisierungseinrichtung, beispielsweise fluidbasierte Wärmeaustauschvorrichtung, etwa Kühlluftregelsystem eines M[odularen]E[lektro-Antriebs]B[aukastens], zweites AusführungsbeispielCooling system, in particular cooler device or air conditioning device, for example fluid-based heat exchange device, for example cooling air control system of a modular e[electric drive] assembly, second exemplary embodiment
204204
Kühlsystem, insbesondere Kühlervorrichtung oder Klimatisierungseinrichtung, beispielsweise fluidbasierte Wärmeaustauschvorrichtung, etwa Kühlluftregelsystem eines M[odularen]E[lektro-Antriebs]B[aukastens], drittes AusführungsbeispielCooling system, in particular cooler device or air conditioning device, for example fluid-based heat exchange device, such as cooling air control system of a modular electric drive assembly, third exemplary embodiment
300300
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, beispielsweise ElektrofahrzeugVehicle, in particular motor vehicle, for example electric vehicle
310310
Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs 300Forward driving direction of the vehicle 300
XX
Horizontale oder Längsachse des Fahrzeugs 300; senkrecht zur Querachse angeordnetHorizontal or longitudinal axis of the vehicle 300; arranged perpendicular to the transverse axis
YY
Vertikale oder Gierachse des Fahrzeugs 300; senkrecht zur Längsachse X sowie senkrecht zur Querachse Z angeordnetvertical or yaw axis of vehicle 300; arranged perpendicular to the longitudinal axis X and perpendicular to the transverse axis Z
ZZ
Querachse des Fahrzeugs 300Transverse axis of the vehicle 300

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015015215 A1 [0008]DE 102015015215 A1 [0008]
  • DE 102014002533 B3 [0009]DE 102014002533 B3 [0009]
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Claims (10)

Verschlussvorrichtung (100) zur Steuerung eines Fluiddurchsatzes durch ein Wärmetauscherelement (40, 50) eines Kühlsystems (200; 202; 204) eines Fahrzeugs, aufweisend - ein Verschlusselement (10), das zum Verschließen des Strömungswegs des Fluids (20) ausgebildet ist, wobei der Strömungsweg des Fluids (20) dazu ausgebildet ist, entlang der Horizontalen (X) oder entlang der Längsachse (X) des Fahrzeugs das Wärmetauscherelement (40, 50) zu durchströmen, sowie - eine Aufhängevorrichtung (30), die dazu ausgebildet ist, das Verschlusselement (10) vertikal über dem Wärmetauscherelement (40, 50) aufzuhängen, - wobei das Verschlusselement (10) mittels einer vertikalen Hubbewegung (80) zwischen einer Offenstellung und einer Vollverschlussstellung (10) bewegbar ist, -- wobei in der Offenstellung das Verschlusselement (10) den Strömungsweg des Fluids zum Wärmetauscherelement (40, 50) zumindest teilweise oder vollflächig freigibt und -- wobei in der Vollverschlussstellung das Verschlusselement (10) im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet ist und den Strömungsweg des zum Wärmetauscherelement (40, 50) strömenden Fluids (20) und/oder des vom Wärmetauscherelement (40, 50) abströmenden Fluids (20) vollflächig verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass - das Verschlusselement (10) mindestens eine Belüftungsöffnung (12) aufweist, wobei die Belüftungsöffnung (12) am der Aufhängevorrichtung (30) zugewandten oberen Bereich des Verschlusselements (10) angeordnet ist und in der Vollverschlussstellung zumindest im Wesentlichen außerhalb des Strömungswegs des Fluids (20) angeordnet ist, und - das Verschlusselement (10) mittels der Hubbewegung (80) des Weiteren zwischen der Vollverschlussstellung und einer Belüftungsstellung bewegbar ist, wobei in der Belüftungsstellung die Belüftungsöffnung (12) des Verschlusselements (10) im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet ist und den Strömungsweg des Fluids (20) zu einem der Aufhängevorrichtung (30) zugewandten oberen Bereich (13) des Wärmetauscherelements (40, 50) freilegt.Closure device (100) for controlling a fluid throughput through a heat exchanger element (40, 50) of a cooling system (200; 202; 204) of a vehicle, comprising - a closure element (10) which is designed to close the flow path of the fluid (20), wherein the flow path of the fluid (20) is designed to flow through the heat exchanger element (40, 50) along the horizontal (X) or along the longitudinal axis (X) of the vehicle, and - a suspension device (30) which is designed to Hanging the closure element (10) vertically above the heat exchanger element (40, 50), - the closure element (10) being movable between an open position and a fully closed position (10) by means of a vertical lifting movement (80), -- the closure element ( 10) releases the flow path of the fluid to the heat exchanger element (40, 50) at least partially or over the entire surface and -- with the closure element (10 ) is arranged in the flow path of the fluid (20) and completely closes the flow path of the fluid (20) flowing to the heat exchanger element (40, 50) and/or of the fluid (20) flowing out from the heat exchanger element (40, 50), characterized in that - the closure element (10) has at least one ventilation opening (12), the ventilation opening (12) being arranged on the upper region of the closure element (10) facing the suspension device (30) and in the fully closed position at least essentially outside the flow path of the fluid (20) is arranged, and - the closure element (10) can also be moved between the fully closed position and a ventilation position by means of the lifting movement (80), the ventilation opening (12) of the closure element (10) being arranged in the flow path of the fluid (20) in the ventilation position and the flow path of the fluid (20) to an upper region (13) of the heat exchanger facing the suspension device (30). herelements (40, 50) uncovered. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung (30, 32), die dazu ausgebildet ist, das Verschlusselement (10) zu der vertikalen Hubbewegung (80) anzutreiben, wobei die Antriebsvorrichtung (30, 32) insbesondere eine Wellenantriebsvorrichtung mit einem Wellenkörper (30) und einem zum Drehen des Wellenkörpers (30) ausgebildeten Antriebelement (32) ist, - wobei die Wellenantriebsvorrichtung insbesondere dazu ausgebildet ist, die Drehbewegung des Wellenkörpers (30) in die Hubbewegung (80), nämlich in eine senkrecht zur Längsachse (X) des Fahrzeugs gerichtete Aufwärtshubbewegung sowie Abwärtshubbewegung (18), des Verschlusselements (10) umzuwandeln und - wobei der Wellenkörper (30) insbesondere dazu ausgebildet ist, das Verschlusselement (10) vertikal über dem Wärmetauscherelement (40, 50) aufzuhängen.locking device claim 1 , characterized by a drive device (30, 32) which is designed to drive the closure element (10) to perform the vertical lifting movement (80), the drive device (30, 32) being in particular a shaft drive device with a shaft body (30) and a rotating the shaft body (30) is the drive element (32), - the shaft drive device being designed in particular to convert the rotary movement of the shaft body (30) into the lifting movement (80), namely into an upward lifting movement directed perpendicularly to the longitudinal axis (X) of the vehicle and Downstroke movement (18) of the closure element (10) to convert and - wherein the shaft body (30) is designed in particular to hang the closure element (10) vertically above the heat exchanger element (40, 50). Verschlussvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (10) ein, insbesondere im Wesentlichen luftdichter, Vorhang ist, der mittels der Hubbewegung (80), insbesondere mittels der Aufwärtshubbewegung, auf den Wellenkörper (30) aufrollbar oder aufwickelbar ist sowie mittels der Hubbewegung (80), insbesondere mittels der Abwärtshubbewegung (18), von dem Wellenkörper (30) abrollbar oder abwickelbar ist.locking device claim 2 , characterized in that the closure element (10) is a curtain, in particular essentially airtight, which can be rolled up or wound onto the shaft body (30) by means of the lifting movement (80), in particular by means of the upward lifting movement, and by means of the lifting movement (80) , In particular by means of the downward stroke movement (18), can be rolled or unwound from the shaft body (30). Verschlussvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - in der Vollverschlussstellung die Belüftungsöffnung (12) zusammengezogen oder zusammengerollt im Bereich der vertikal über dem Wärmetauscherelement (40, 50) angeordneten Aufhängevorrichtung (30) angeordnet ist, und - in der Belüftungsstellung das Verschlusselement (10) über das von der Aufhängevorrichtung (30) abgewandte untere Ende des Wärmetauscherelements (40, 50) hinausragt und die Belüftungsöffnung (12) flächig im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet ist.locking device claim 2 or 3 , characterized in that - in the fully closed position the ventilation opening (12) is arranged contracted or rolled up in the area of the suspension device (30) arranged vertically above the heat exchanger element (40, 50), and - in the ventilation position the closure element (10) over the of the lower end of the heat exchanger element (40, 50) facing away from the suspension device (30) and the ventilation opening (12) is arranged over a large area in the flow path of the fluid (20). Verschlussvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (10) aus flexiblem Material, insbesondere aus mindestens einem textilen Material und/oder aus mindestens einer Folie, ist.Closure device according to at least one of Claims 1 until 4 , characterized in that the closure element (10) is made of flexible material, in particular of at least one textile material and/or of at least one film. Verschlussvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (10) mehrere formstabile Lamellen aufweist, die mittels der Hubbewegung (80) zusammenziehbar und ausfahrbar oder abrollbar sind.Closure device according to at least one of Claims 1 until 4 , characterized in that the closure element (10) has a plurality of dimensionally stable slats which can be contracted and extended or rolled by means of the lifting movement (80). Verschlussvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen im ausgefahrenen oder abgerollten Zustand in Richtung der Gierachse (Y) des Verschlusselements (10) aufeinanderfolgend angeordnet sind, und dass die Belüftungsöffnung (12) durch eine ausgelassene Lamelle gebildet ist.locking device claim 6 , characterized in that the slats are arranged one after the other in the extended or unrolled state in the direction of the yaw axis (Y) of the closure element (10), and that the ventilation opening (12) is formed by an omitted slat. Kühlsystem (200; 202; 204), insbesondere fluidbasierte Wärmeaustauschvorrichtung, beispielsweise Kühlluftregelsystem, eines Fahrzeugs, aufweisend mindestens ein Wärmetauscherelement (40, 50) mit einer Anströmseite (42, 52), deren Gierachse (Y) senkrecht zum Strömungsweg eines Fluidstroms (20) angeordnet ist, wobei das Fluid auf seinem Strömungsweg entlang der Längsachse (X) des Fahrzeugs in das Fahrzeug einströmt und zur Anströmseite (42, 52) des Wärmetauscherelements (40, 50) hinströmt, gekennzeichnet durch mindestens eine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildete Verschlussvorrichtung (100).Cooling system (200; 202; 204), in particular fluid-based heat exchange device, for example cooling air control system, of a vehicle, having at least one heat exchanger element (40, 50) with an inflow side (42, 52), the yaw axis (Y) of which is arranged perpendicularly to the flow path of a fluid stream (20), the fluid on its flow path along the longitudinal axis (X) of the vehicle entering the Vehicle flows in and to the inflow side (42, 52) of the heat exchanger element (40, 50), characterized by at least one according to at least one of Claims 1 until 7 trained closure device (100). Fahrzeug (300) aufweisend eine Antriebseinheit (70) für das Fahrzeug (300) sowie, gegenüber einer Vorwärtsfahrrichtung (310) des Fahrzeugs (300) stromaufwärts der Antriebseinheit (70) angeordnet, eine Verschlussvorrichtung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 oder ein Kühlsystem (200; 202; 204) nach Anspruch 8.Vehicle (300) having a drive unit (70) for the vehicle (300) and, arranged upstream of the drive unit (70) with respect to a forward travel direction (310) of the vehicle (300), a closure device (100) according to at least one of the Claims 1 until 7 or a cooling system (200; 202; 204). claim 8 . Verfahren zur Steuerung eines Fluiddurchsatzes durch ein Wärmetauscherelement (40, 50) eines Kühlsystems (200, 202, 204) eines Fahrzeugs, - wobei ein zum Verschließen des entlang der Horizontalen (X) oder entlang der Längsachse (X) des Fahrzeugs verlaufenden Strömungswegs des Fluids (20) ausgebildetes und vertikal über dem Wärmetauscherelement (40, 50) aufgehängtes Verschlusselement (10) mittels einer vertikalen Hubbewegung (80) zwischen einer Offenstellung und einer Vollverschlussstellung bewegt wird, - wobei in der Offenstellung das Verschlusselement (10) den Strömungsweg des Fluids zumindest teilweise oder vollflächig freigibt und - wobei in der Vollverschlussstellung das Verschlusselement (10) im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet ist und den Strömungsweg des zum Wärmetauscherelement (40, 50) strömenden Fluids (20) und/oder des vom Wärmetauscherelement (40, 50) abströmenden Fluids (20) vollflächig verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Fluiddurchsatzes das Verschlusselement (10) mittels der Hubbewegung (80) des Weiteren zwischen der Vollverschlussstellung und einer Belüftungsstellung bewegt wird, wobei mindestens eine Belüftungsöffnung (12) des Verschlusselements (10) - in der Vollverschlussstellung zumindest im Wesentlichen außerhalb des Strömungswegs des Fluids (20) angeordnet wird und - in der Belüftungsstellung derart im Strömungsweg des Fluids (20) angeordnet wird, dass die Belüftungsöffnung (12) den Strömungsweg des Fluids (20) zu einem der Aufhängevorrichtung (30) zugewandten oberen Bereich (13) des Wärmetauscherelements (40, 50) freilegt.Method for controlling a flow rate of fluid through a heat exchanger element (40, 50) of a cooling system (200, 202, 204) of a vehicle, - wherein a flow path for closing the fluid running along the horizontal (X) or along the longitudinal axis (X) of the vehicle (20) formed and vertically above the heat exchanger element (40, 50) suspended closure element (10) is moved by means of a vertical lifting movement (80) between an open position and a fully closed position, - wherein in the open position the closure element (10) the flow path of the fluid at least partially or over the entire surface and - wherein in the fully closed position the closure element (10) is arranged in the flow path of the fluid (20) and the flow path of the fluid (20) flowing to the heat exchanger element (40, 50) and/or of the fluid flowing from the heat exchanger element (40, 50 ) Outflowing fluid (20) closed over the entire surface, characterized in that to control the fluid throughput there s closure element (10) is further moved between the fully closed position and a ventilation position by means of the lifting movement (80), with at least one ventilation opening (12) of the closure element (10) being arranged at least essentially outside the flow path of the fluid (20) in the fully closed position and - in the ventilation position is arranged in the flow path of the fluid (20) in such a way that the ventilation opening (12) blocks the flow path of the fluid (20) to an upper region (13) of the heat exchanger element (40, 50) facing the suspension device (30). exposed.
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