DE19860336C2 - Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstromes insbesondere in einem Kraftfahrzeugkühler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstro­ mes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Vorrichtungen zur Steuerung eines Luftstromes bekannt, mit einem Rahmen, der einen Strömungsweg für die Luft begrenzt und wenigstens einer Klappe, die drehbar an zwei Traversen dieses Rahmens montiert ist und zwi­ schen einer Öffnungsstellung und einer den Luftstrom sperrenden Schließstel­ lung verstellbar ist und an den Enden Achsstummel aufweist, die in Lagern auf­ genommen sind, die in den Traversen ausgebildet sind, so daß die Lager und Achsstummel die Drehachse der Klappe definieren.

In DE 38 36 374 A1 und EP 0 421 098 A1 werden Vorrichtungen dieser Art be­ schrieben, die in einem Kühlerblock eines Kraftfahrzeugs in der Nähe eines zu dem Kühlerblock gehörenden Wärmetauschers montiert sind.

Die Luftstrom-Steuervorrichtung ermöglicht es insbesondere, nach dem Anlas­ sen des Fahrzeugmotors den Anstieg der Motortemperatur und ggf. der Tempe­ ratur der Heizungsluft der Fahrzeugheizung zu beschleunigen. Dies wird da­ durch erreicht, daß die Klappen der Luftstrom-Steuervorrichtung geschlossen werden. Das Öffnen und Schließen dieser Klappen erfolgt in Abhängigkeit von einem Temperaturparameter.

Bei einer in EP 0 327 740 A1 beschriebenen Vorrichtung kann der an einem Ende der Klappe sitzende Achsstummel von der Seite her in das zugehörige La­ ger eingeführt werden, indem das betreffende Ende Klappe rechtwinklig zur Ro­ tationsachse verschoben wird. Zur Fixierung der Achsstummel in den Lagern ist dann aber eine besondere Verriegelungsstange erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die eine einfache und leichtgewichtige Einrichtung zur Montage und zum Halten der Klappen in dem Rahmen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstromes sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung hat unter anderem die folgenden Vorteile:
Die Einrichtung zur Montage und zum Halten der Klappen an den endständigen Traversen des Rahmens ist einfach und erfordert keine weiteren Bauteile als die Traversen und die Klappen selbst, so daß das Gewicht der Vorrichtung verrin­ gert wird.

Die axialen Anschlagflächen der endständigen Achsstummel sind erfindungsge­ mäß so gestaltet, daß die Reibungskräfte zwischen den Achsstummeln und den zugehörigen Lagern begrenzt werden, so daß die Klappen sich mit geringer Betä­ tigungskraft und folglich mit einem kleinbauenden Stellglied betätigen lassen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich­ nung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Luftstrom-Steuer­ vorrichtung, die in einem Kühlerblock eines Kraftfahr­ zeugs angeordnet ist;

Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht der Steuervorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Vorrich­ tung in einer Ansicht von vorn;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Klappe der Vorrichtung;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 bis 10 Ansichten der in Fig. 4 gezeigten Klappe von unten, die aufeinanderfolgende Stadien der Montage dieser Klappe am Rahmen der Vorrichtung illustrieren;

Fig. 11 eine vergrößerte Detaildarstellung des durch einen Kreis 11 markierten Teils in Fig. 4;

Fig. 12 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie XII-XII in Fig. 2;

Fig. 13 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Fig. 2;

Fig. 14 und 15 Schnitte in kleinerem Maßstab längs der Linie XIV-XIV in Fig. 12, die die Öffnungsstellung bzw. die Schließstellung der Klappen der Steuervorrichtung illustrieren;

Fig. 16 eine Darstellung ähnlich Fig. 14 und 15, die außerdem ein Stellglied für die Klappen zeigt,

Fig. 17 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 17 in Fig. 16;

Fig. 18 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie XVIII-XVIII in Fig. 2.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kühlerblock 20 eines Kraftfahrzeugs gezeigt, der in Fahrtrichtung gesehen in der Reihenfolge von hinten nach vorn eine Luft­ strom-Steuervorrichtung 22, einen Wärmetauscher 24 (Radiator und Kondensa­ tor) und eine Ventilatorgruppe 26 aufweist.

Wahlweise könnte die Luftstrom-Steuervorrichtung 22 auch an anderer Stelle in dem Kühlerblock angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem Wärmetauscher 24 und der Ventilatorgruppe 26.

Der Wärmetauscher 24 weist in herkömmlicher Weise einen Körper 28 auf, der zwei (obere und untere) Sammlergruppen für die in dem Wärmetauscher zirku­ lierende Flüssigkeit verbindet. Jede Sammlergruppe weist eine Sammlerplatte 30 auf, die an ein Sammlergehäuse 32 angeschlossen ist.

Die Luftstrom-Steuervorrichtung 22 und der Wärmetauscher 24 sind dazu be­ stimmt, von einem Luftstrom durchströmt zu werden, dessen allgemeine Strö­ mungsrichtung in Fig. 1 durch Pfeile F angegeben ist.

Man erkennt, daß die Sammlerplatten 30 durch einen Rand 30a begrenzt sind, der in Strömungsrichtung über den Körper 28 des Wärmetauschers hinaus vor­ springt.

Weiterhin ist in Fig. 1 schematisch ein Motor M des Kraftfahrzeugs gezeigt, der hinter der Luftstrom-Steuervorrichtung 22 angeordnet ist.

Wie insbesondere in Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist die Luftstrom-Steu­ ervorrichtung einen Rahmen 34 auf, der einen Durchlaß für den Luftstrom be­ grenzt. Der Rahmen 34 hat Traversen 36 am oberen und unteren Ende und ei­ nen mittlere Traverse 38. Diese Traversen 36, 38 sind durch seitliche Säulen 40 miteinander verbunden.

Die mittlere Traverse 38 ist zwischen den oberen und unteren Traversen 36 vor­ zugsweise in gleichen Abständen zu den beiden Traversen 36 angeordnet.

Klappen 42, von denen in Fig. 2 und 3 lediglich einige gezeigt sind, sind um parallele geometrische Achsen Z drehbar an den Traversen 36, 38 montiert, so daß sie zwischen einer Öffnungsstellung und einer den Luftstrom sperrenden Schließstellung verschwenkbar sind, wie insbesondere in Fig. 14 und 15 ge­ zeigt ist. Die Klappen 42 haben allgemein die Form vom profilierten Flügeln.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Rahmen 34 der Luftstrom-Steuervorrichtung 22 aus Platzersparnisgründen so an den Wärmetauscher 24 angeschlossen ist, daß er zwischen dessen Sammlerplatten 30 liegt und die vorspringenden Ränder 30A dieser Sammlerplatten die oberen und unteren Traversen 36 des Rahmens umgreifen.

Der Rahmen 34 ist auf geläufige Weise, beispielsweise mit Hilfe von an dem Rahmen 34 ausgebildeten Befestigungslaschen 44 an dem Wärmetauscher 24 befestigt. Wie insbesondere in Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, weist jede Klap­ pe 42 zwei Achsstummel 46 an den entgegengesetzten Enden, zwei mittlere Ach­ sen 48, die durch eine Steuerkurbel 50 für die Klappe verbunden sind, und zwei profilierte Flügelhälften 42A auf, die sich zwischen den endständigen Achsstum­ meln 46 und den mittleren Achsen 48 erstrecken.

Wie insbesondere aus Fig. 3, 12 und 13 hervorgeht, bildet die mittlere Tra­ verse 38 ein hohles Gehäuse. Diese Traverse 38 weist zwei rinnenförmige Gehäusehälften 38A, 38B auf, die beispielsweise durch Rastmittel 52 miteinander verrastet sind. In Bezug auf den Luftstrom bilden die beiden Gehäusehälften 38A, 38B eine stromaufwärtige bzw. stromabwärtige Kante der mittleren Traver­ se 38.

Die mittleren Achsen 48 der Klappen 42 sind in mittleren Lagern 54 aufgenom­ men, die in der mittleren Traverse 38 ausgebildet sind (siehe insbesondere Fig. 12). Jedes mittlere Lager 54 wird durch zwei bogenförmige Ausnehmungen be­ grenzt, die Lager-Halbschalen 54A, 54B bilden und jeweils in den miteinander verbundenen Rändern der beiden Gehäusehälften 38A und 38B ausgebildet sind (siehe insbesondere Fig. 3 und 12).

Die endständigen Achsstummel 46 der Klappen sind in endständigen Lagern 56 aufgenommen, die in den oberen und unteren Traversen 36 ausgebildet sind (siehe insbesondere Fig. 2 und 3).

Die Achsstummel 46, die Achsen 48 und die Lager 54, 56 definieren die geome­ trische Rotationsachse Z der Klappe.

Die oberen und unteren Traversen 36 weisen Mittel auf, die das Einführen der endständigen Achsstummel 46 in die entsprechenden Lager 56 durch Verschie­ ben der Klappen rechtwinklig zu Ihrer Rotationsachse Z ermöglichen. Diese Mit­ tel umfassen Zugangsnuten 53 zu den Lagern 56, die so in den Traversen 36 ausgebildet sind, daß sie sich im wesentlichen quer zu den Lagern 56 erstrec­ ken.

Jeder Achsstummel 46 weist zwei im wesentlichen parallele Abflachungen 60 auf, die dazu bestimmt sind, mit zwei komplementären Flächen 62 der entspre­ chenden Zugangsnut 58 zusammenzuwirken. Man erkennt, daß die beiden Flä­ chen 62 eine Einschnürung der Nut 58 bilden.

Die Abflachungen 60 und die komplementären Flächen 62 bewirken beim Ein­ führen der Achsstummel 46 einer Klappe in die entsprechenden Lager 56 eine zwangsweise Winkelausrichtung der Klappe 42 in eine vorgegebene Winkelstel­ lung, wie sie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist. In diesen drei Figuren sind drei aufeinanderfolgende Stadien beim Einführen eines endständigen Achsstummels 46 in ein entsprechendes Lager 56 illustriert, während dessen man den Achsstummel 46 quer zur Rotationsachse Z der betreffenden Klappe in der Zufuhr­ nut 58 verschiebt.

In Fig. 9 ist die Klappe 42 in der Öffnungsstellung gezeigt (die beiden Flügelhälf­ ten 42A sind im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der Luft orien­ tiert), und in Fig. 10 ist diese Klappe in einer Schließstellung gezeigt (die Flügel­ hälften 42A sind im wesentlichen rechtwinklig zur Strömungsrichtung der Luft orientiert). Die Klappe 42 wird dadurch aus ihrer Öffnungsstellung in ihre Schließstellung verstellt, daß sie um nahezu eine Vierteldrehung im Uhrzeiger­ sinn in den Fig. 9 und 10 gedreht wird. Es ist zu bemerken, daß die vorgege­ bene Winkelstellung der Klappe 42, die in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, wäh­ rend der Verstellung dieser Klappe 42 zwischen in den Fig. 9 und 10 gezeig­ ten Öffnungs- und Schließstellungen niemals erreicht wird. Wenn die Klappe aus ihrer Öffnungsstellung bis in die Schließstellung gedreht wird, sind nämlich die Abflachungen 60 der Achsstummel 46 niemals parallel zu den Flächen 62 der Zugangsnuten 58.

Gemäß einer Abwandlung kann jeder endständige Achsstummel 46 zur zwangs­ weisen Winkelausrichtung nur eine einzige Abflachung aufweisen, die dazu be­ stimmt ist, mit einer komplementären Fläche der Zugangsnut 58 zusammenzu­ wirken.

Die Achsstummel 46 und die Lager 56 haben zueinander komplementäre axiale Anschlagflächen 64, 66 (siehe insbesondere Fig. 6 und 11). Um die Reibung zwischen den Achsstummeln 46 und den entsprechenden Lagern 56 zu begren­ zen, wird die axiale Anschlagfläche 64 jedes Achsstummels 46 durch eine im wesentlichen konische Fläche 64C begrenzt, die zu einer verkleinerten Berüh­ rungsfläche 64R mit der Anschlagfläche 66 des Lagers 56 konvergiert. Die An­ schlagfläche 66 ist eben, wie auch die verkleinerte Berührungsfläche 64R.

Die Klappen 42 werden gesteuert mit Hilfe einer Stellstange 68, die in Längs­ richtung verschiebbar in der mittleren Traverse 38 montiert ist. Diese Stellstan­ ge 68, die insbesondere in Fig. 3 und 12 bis 15 gezeigt ist, weist bogenförmi­ ge Aussparungen 70 auf, die mit den Steuerkurbeln 50 der Klappen 42 in Ein­ griff stehen, die gleichfalls in der mittleren Traverse 38 aufgenommen sind.

Um die Reibung zwischen der mittleren Traverse 38 und der Stellstange 68 zu verringern, weist diese Stellstange Vorsprünge 72, 74 zur Verringerung der Be­ rührungsfläche mit der Innenfläche der Traverse 38 auf (siehe insbesondere Fig. 13).

Die Stellstange 68 wird gesteuert durch ein herkömmliches Stellglied 76, das durch einen am stromabwärtigen Rand der Traverse 38 befestigten Träger 78 ge­ halten ist, siehe insbesondere Fig. 2 und 16.

Mit Hilfe des Stellgliedes 76 läßt sich die Stellstange 68 im Inneren der Traverse 38 verschieben. Diese Translationsbewegung der Stellstange wird durch das Zu­ sammenwirken der Aussparungen 70 mit den Steuerkurbeln 50 der Klappen 42 in eine Rotationsbewegung der Klappen umgesetzt, wobei sich die Steuerkurbeln 50 und die Aussparungen 70 im wesentlichen rechtwinklig zur Rotationsachse Z der Klappen bewegen (siehe insbesondere Fig. 14 und 15, in denen die Klap­ pen 42 in der Öffnungsstellung bzw. in der Schließstellung gezeigt sind).

Das Stellglied 76 weist eine translationsbewegliche Stange 80 auf, die mit der Stellstange 68 über als Stecker und Steckaufnahme ausgebildete Kupplungsor­ gane verbunden ist, die nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 16 und 17 beschrieben werden.

Das steckerförmige Kupplungsorgan ist eine an der Stellstange 68 befestigte La­ sche 82, die sich durch eine im stromabwärtigen Rand der Traverse 38 ausgebil­ dete Führungsnut 83 erstreckt. Die Steckaufnahme wird durch das freie Ende 80L der Stange 80 gebildet.

Die Lasche 82 weist am freien Ende zwei im wesentlichen parallele Arme 85, 86 auf, die in zwei dazu komplementäre Löcher 88, 90 eingreifen, die im Ende 80L der Stange 80 ausgebildet sind. Die Arme 84, 86 erstrecken sich im wesentli­ chen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Stange 80, die in Fig. 16 durch einen Doppelpfeil P angegeben ist.

Der erste Arm 84 wirkt mit dem ersten Loch 88 zusammen, um Antriebskräfte, die im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung T gerichtet sind, von der Stange 80 auf die Stellstange 68 zu übertragen. Der zweite Arm 86 trägt Rast­ mittel 92, die mit dem zweiten Loch 90 zusammenwirken, um die Lasche 82 in der Stange 80 zu verriegeln. Diese Rastmittel 92 sind lösbar durch elastische Verformung in einer zu der Bewegungsrichtung T im wesentlichen parallelen Richtung.

Vorzugsweise weist das freie Ende 80L der Stange 80 einen Stift 94 auf, der sich im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung T erstreckt und die beiden Löcher 88, 90 voneinander trennt und mit einem komplementären Teil 96 der Lasche 82 zusammenwirkt, der die beiden Arme 84, 86 verbindet.

Es ist zu bemerken, daß der zur Kraftübertragung dienende erste Arm 84 jegli­ che unbeabsichtigte elastische Verformung der Rastmittel 92 verhindert, die zu einer versehentlichen Ablösung der Stange 80 von der Lasche 82 führen könn­ ten.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform könnte das steckerförmige Kupp­ lungsorgan an der Stange 80 und die Steckaufnahme an der Stellstange 68 ge­ halten sein. Die Montage der Klappen 42 und der Steuermittel für diese Klappen ist sehr einfach.

Zunächst ist die Gehäusehälfte 38A, die den stromaufwärtigen Rand der mittle­ ren Traverse 38 bildet, von der den stromabwärtigen Rand dieser Traverse bil­ denden Gehäusehälfte 38B getrennt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Klappen 42 werden in den Rahmen 34 eingesetzt, indem einerseits die end­ ständigen Achsstummel 46 in die Zugangsnuten 58 und dann in die Lager 56 eingeführt werden, wie zuvor beschrieben wurde, und andererseits die mittleren Achsen 48 in die mittleren Lager-Halbschalen 54B eingeführt werden, die in der Gehäusehälfte 38B der Traverse ausgebildet sind. Anschließend wird die Stell­ stange 68 so in diese Gehäusehälfte 38B eingesetzt, daß die Aussparungen 70 der Stellstange mit den Steuerkurbeln 50 der Klappen in Eingriff kommen.

Danach wird die mittlere Traverse 38 geschlossen, indem die Gehäusehälfte 38A an der Gehäusehälfte 38B verrastet wird, so daß die Steuerkurbeln 50 und die Stellstange 68 dann im Inneren der Traverse 38 aufgenommen sind. Schließlich wird einerseits das Stellglied 76 durch bekannte Mittel, insbesondere durch Ver­ rastung, an dem Träger 78 befestigt und andererseits die Stange 80 des Stell­ glieds durch Einkuppeln der als Stecker und Steckaufnahme ausgebildeten Kupplungsorgane an der Lasche 82 befestigt.

Vorzugsweise, insbesondere um das Gewicht der Luftstrom-Steuervorrichtung klein zu halten, sind zumindest der Rahmen 34 und die Klappen 42 aus Kunst­ stoff hergestellt.

Um zu verhindern, daß sich die endständigen Achsstummel 46 durch elastische Verformung des Rahmens 34 unbeabsichtigt aus den zugehörigen Lagern 56 lö­ sen, weist die Luftstrom-Steuervorrichtung 22 eine Sicherungseinrichtung auf, die ein Auseinanderrücken der oberen und unteren Traversen 36 verhindert.

Diese Sicherungseinrichtung weist, wie beispielsweise in Fig. 2 und 18 ge­ zeigt ist, wenigstens ein Paar von Haken 98 auf, die an den Traversen 36 gehal­ ten sind. Diese Haken 98 sind dazu bestimmt, mit ringförmigen Anschlägen 100 zusammenzuwirken, die an den Enden derselben Klappe 42 ausgebildet sind, so daß die Axialbewegung der Achsstummel 46 dieser Klappe in Bezug auf die ent­ sprechenden Lager 56 begrenzt wird.

Um den Strömungswiderstand der Luftstrom-Steuervorrichtung 22 zu verrin­ gern, weisen die endständigen Traversen 36 und die mittlere Traverse 38 jeweils am stromaufwärtigen Rand ein abgerundetes Profil (Stromlinienprofil) auf, das vorzugsweise durch eine im wesentlichen elliptische Kontur begrenzt wird, die insbesondere in Fig. 12, 13 und 18 gezeigt ist. Diese stromaufwärtigen Rän­ der sind auf den Körper 28 des Wärmetauschers gerichtet (siehe insbesondere Fig. 1).

Vorzugsweise haben die stromaufwärtigen Ränder der Säulen 40 des Rahmens ein ähnliches Stromlinienprofil.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstromes, mit einem Rahmen (34), der einen Strömungsweg für die Luft begrenzt, und wenigstens einer Klappe (42), die drehbar an zwei Traversen (36) des Rahmens montiert und zwischen einer Öff­ nungsstellung und einer den Luftstrom sperrenden Schließstellung verstellbar ist und an den Enden Achsstummel (46) aufweist, die in Lagern (56) gelagert sind, die in den Traversen (36) ausgebildet sind, so daß durch die Achsstummel (46) und die Lager (56) die Drehachse (Z) der Klappe (42) definiert wird, und mit einer Einführ-Einrichtung, die es gestattet, die Achsstummel (46) in die Lager (56) einzuführen, indem die Klappe (42) in einer Richtung rechtwinklig zu ihrer Rotationsachse (Z) verschoben wird dadurch, gekennzeichnet daß die Einführ- Einrichtung die Klappe (42) beim Einführen zwangsweise in eine Winkelstellung orientiert, die von den zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung liegenden Winkelstellungen verschieden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführ- Einrichtung für jeden Achsstummel (46) und jedes zugehörige Lager (56) eine das Einführen des Achsstummels in das Lager ermöglichende Zugangsnut (58) aufweist, die so in der betreffenden Traverse (36) ausgebildet ist, daß sie quer zu dem Lager (56) verläuft, und daß der Achsstummel (46) wenigstens eine Abfla­ chung (60) aufweist, die dazu bestimmt ist, mit einer dazu komplementären Flä­ che (62) der Zugangsnut (58) zusammenzuwirken, so daß eine Zwangsorientie­ rung der Klappe (42) bewirkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Achs­ stummel (46) zwei zueinander parallele Abflachungen (60) aufweist, die dazu be­ stimmt sind, mit zwei komplementären Flächen (62) der Zugangsnut (58) zu­ sammenzuwirken, wobei diese beiden Flächen (62) vorzugsweise eine Ein­ schnürung der Zugangsnut (58) bilden.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achsstummel (46) und die zugehörigen Lager (56) zueinander komplementärere axiale Anschlagflächen (64, 66) aufweisen, daß die axiale An­ schlagfläche des (64) des Achsstummels (46) durch eine konische Fläche (64C) begrenzt wird, die zu einer mit der Anschlagfläche (66) des Lagers (56) in Berührung kommenden kleineren Berührungsfläche (64R) konvergiert.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rahmen (34) eine mit der Klappe (42) zusammenwirkende Einrichtung (98, 100) aufweist, die ein Auseinanderrücken der Traversen (36) verhindert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Aus­ einanderrücken der Traversen verhindernde Einrichtung zwei an den Traversen (36) gehaltene Haken (98) aufweist, die dazu bestimmt sind, mit ringförmigen Anschlägen (100) an den Enden der Klappe (42) derart zusammenzuwirken, daß die Axialbewegung der Achsstummel (46) in Bezug auf die zugehörigen Lager (56) begrenzt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rahmen (34) und die Klappe (42) aus Kunststoff hergestellt sind.