DE19860337A1 - Vorrichtung zur Verbindung von translationsbeweglichen Elementen und Luftstrom-Steuervorrichtung mit einer solchen Verbindungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Verbindung zweier in einer Richtung (T) translationsbeweglicher Elemente (68, 80), mit zwei als Stecker (82) und Steckaufnahme (80L) ausgebildeten Kupplungsorganen, die jeweils mit einem der Elemente (68, 80) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (82) zwei im wesentlichen prallele Arme (84, 86) aufweist, die dazu bestimmt, in zwei komplementäre Löcher (88, 90) der Steckaufnahme (80L) einzugreifen, derart, daß sie sich im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung (T) der Translationsbewegung erstrecken, und daß ein erster (84) dieser Arme mit einem ersten (88) der Löcher zusammenwirkt, um Kräfte, die wesentlich parallel zur Bewegungsrichtung gerichtet, zwischen den beiden Elementen (68, 80) zu übertragen, während der zweite Arm (68) Rastmittel (92) trägt, die mit dem zweiten Loch (90) zusammenwirken, um den Stecker (82) und die Steckaufnahme (80L) miteinander zu verriegeln. DOLLAR A Die Vorrichtung dient insbesondere zur Verbindung eines Stellgliedes (76) mit einer Stellstange (68) zur Betätigung von Lüfterklappen, insbesondere in einem Kühler eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von Ele­ menten, die in einer Richtung translationsbeweglich sind, mit als Stecker und Steckaufnahme ausgebildeten Kupplungsorganen, die mit je einem dieser Elemente verbunden sind.

Insbesondere betrifft die Erfindung den Einsatz einer solchen Vorrichtung in einer Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstromes, wie sie beispielsweise in DE 38 36 374 A und EP 0 421 098 A beschrieben wird und die in einem Kühlerblock eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

Eine solche Luftstrom-Steuervorrichtung weist üblicherweise einen Rahmen auf, der einen Strömungsweg für den Luftstrom begrenzt, sowie drehbar an Traversen dieses Rahmens montierte Klappen, die zwischen einer Öffnungs­ stellung und einer den Luftstrom sperrenden Schließstellung verstellbar sind. Die Klappen werden durch ein Stellglied gesteuert. Diese Vorrichtung ist in einem Luftstrom angeordnet, der einen Wärmetauscher eines Kühlerblockes durchströmt,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verbindung von transla­ tionsbeweglichen Elementen, insbesondere zur Verbindung des Stellgliedes einer Luftstrom-Steuervorrichtung mit einem Element zum Verstellen der Klappen zu schaffen, die einfach aufgebaut und platzsparend ist und ein gerin­ ges Gewicht hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 angege­ benen Merkmalen gelöst.

Eine Luftstrom- Steuervorrichtung, die mit einer solchen Verbindungsvor­ richtung ausgestattet ist, ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

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

Es zeigen:

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

Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht der Steuervorrich­ tung;

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 Schließ­ stellung der Klappen der Steuervorrichtung illustrieren;

Fig. 16 eine Darstellung ähnlich Fig. 14 und 15, die außer­ dem 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 Luftstrom-Steuervorrichtung 22, einen Wärmetauscher 24 (Radiator und Kondensator) und eine Ventilatorgruppe 26 aufweist.

Wahlweise könnte die Luftstrom-Steuervorrichtung 22 auch an anderer Stelle in dem Kühlerblock angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem Wärme­ tauscher 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 zirkulierende Flüssigkeit verbindet. Jede Sammlergruppe weist eine Samm­ lerplatte 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 Strömungsrichtung 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 vorspringt.

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- Steuervorrichtung einen Rahmen 34 auf, der einen Durchlaß für den Luft­ strom begrenzt. Der Rahmen 34 hat Traversen 36 am oberen und unteren Ende und einen 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 vorzugsweise 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 mon­ tiert, so daß sie zwischen einer Öffnungsstellung und einer den Luftstrom sperrenden Schließstellung verschwenkbar sind, wie insbesondere in Fig. 14 und 15 gezeigt ist. Die Klappen 42 haben allgemein die Form vom profi­ lierten Flügeln.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Rahmen 34 der Luftstrom-Steuervorrich­ tung 22 aus Platzersparnisgründen so an den Wärmetauscher 24 angeschlos­ sen ist, daß er zwischen dessen Sammlerplatten 30 liegt und die vorsprin­ genden Ränder 30A dieser Sammlerplatten die oberen und unteren Traver­ sen 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 Klappe 42 zwei Achsstummel 46 an den entgegengesetzten Enden, zwei mittlere Achsen 48, die durch eine Steuerkurbel 50 für die Klappe verbun­ den sind, und zwei profilierte Flügelhälften 42A auf, die sich zwischen den endständigen Achsstummeln 46 und den mittleren Achsen 48 erstrecken.

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

Die mittleren Achsen 48 der Klappen 42 sind in mittleren Lagern 54 aufge­ nommen, die in der mittleren Traverse 38 ausgebildet sind (siehe insbeson­ dere Fig. 12). Jedes mittlere Lager 54 wird durch zwei bogenförmige Aus­ nehmungen begrenzt, 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 geo­ metrische 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 Verschieben der Klappen rechtwinklig zu ihrer Rotationsachse Z ermög­ lichen. Diese Mittel umfassen Zugangsnuten zu den Lagern 56, die so in den Traversen 36 ausgebildet sind, daß sie sich im wesentlichen Quer zu den Lagern 56 erstrecken.

Jeder Achsstummel 46 weist zwei im wesentlichen parallele Abflachungen 60 auf, die dazu bestimmt sind, mit zwei komplementären Flächen 62 der ent­ sprechenden Zugangsnut 58 zusammenzuwirken. Man erkennt, daß die bei­ den Flächen 62 eine Einschnürung der Nut 68 bilden.

Die Abflachungen 60 und die komplementären Flächen 62 bewirken beim Einführen der Achsstummel 46 einer Klappe in die entsprechenden Lager 56 eine zwangsweise Winkelausrichtung der Klappe 42 in eine vorgegebene Winkelstellung, wie sie in 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 des­ sen man den Achsstummel 46 quer zur Rotationsachse Z der betreffenden Klappe in der Zufuhrnut 58 verschiebt.

In Fig. 9 ist die Klappe 42 in der Öffnungsstellung gezeigt (die beiden Flügel­ hälften 42A sind im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der Luft orientiert), und in Fig. 10 ist diese Klappe in einer Schließstellung gezeigt (die Flügelhälften 42A sind im wesentlichen rechtwinklig zur Strömungs­ richtung der Luft orientiert). Die Klappe 42 wird dadurch aus ihrer Öffnungs­ stellung in ihre Schließstellung verstellt, daß sie um nahezu eine Viertel­ drehung im Uhrzeigersinn in Fig. 9 und 10 gedreht wird.

Es ist zu bemerken, daß die vorgegebene Winkelstellung der Klappe 42, die in Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, während der Verstellung dieser Klappe 42 zwischen in Fig. 9 und 10 gezeigten Öffnungs- und Schließstellungen niemals erreicht wird. Wenn die Klappe aus ihrer Öffnungsstellung bis in die Schließstellung gedreht wird, sind nämlich die Abflachungen 60 der Achs­ stummel 46 niemals parallel zu den Flächen 62 der Zugangsnuten 58.

Gemäß einer Abwandlung kann jeder endständige Achsstummel 46 zur zwangsweisen Winkelausrichtung nur eine einzige Abflachung aufweisen, die dazu bestimmt ist, mit einer komplementären Fläche der Zugangsnut 58 zusammenzuwirken.

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 begrenzen, wird die axiale Anschlagfläche 64 jedes Achsstummels 46 durch eine im wesentlichen konische Fläche 64C begrenzt, die zu einer ver­ kleinerten Berührungsfläche 64R mit der Anschlagfläche 66 des Lagers 56 konvergiert. Die Anschlagfläche 66 ist eben, wie auch die verkleinerte Berüh­ rungsfläche 64R.

Die Klappen 42 werden gesteuert mit Hilfe einer Stellstange 68, die in Längsrichtung verschiebbar in der mittleren Traverse 38 montiert ist. Diese Stellstange 68, die insbesondere in Fig. 3 und 12 bis 15 gezeigt ist, weist bogenförmige Aussparungen 70 auf, die mit den Steuerkurbeln 50 der Klap­ pen 42 in Eingriff stehen, die gleichfalls in der mittleren Traverse 38 aufge­ nommen sind.

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

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

Mit Hilfe des Stellgliedes 76 läßt sich die Stellstange 68 im Inneren der Tra­ verse 38 verschieben. Diese Translationsbewegung der Stellstange wird durch das Zusammenwirken 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 recht­ winklig zur Rotationsachse Z der Klappen bewegen (siehe insbesondere Fig. 14 und 15, in denen die Klappen 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 Kupplungs­ organe verbunden ist, die nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 16 und 17 beschrieben werden.

Das steckerförmige Kupplungsorgan ist eine an der Stellstange 68 befestigte Lasche 82, die sich durch eine im stromabwärtigen Rand der Traverse 38 ausgebildete Führungsnut 84 erstreckt. Die Steckaufnahmen wird durch das freie Ende 80L der Stange 80 gebildet.

Die Lasche 82 weist am freien Ende zwei im wesentlichen parallele Arme 84, 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 wesentlichen 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 Antriebs­ kräfte, die im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung T gerichtet sind, von der Stange 80 auf die Stellstange 68 zu übertragen. Der zweite Arm 68 trägt Rastmittel 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 verbin­ det.

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

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform könnte das steckerförmige Kupplungsorgan an der Stange 80 und die Steckaufnahme an der Stellstange 68 gehalten 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 mittleren Traverse 38 bildet, von der den stromabwärtigen Rand dieser Tra­ verse bildenden Gehäusehälfte 38B getrennt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Klappen 42 werden in den Rahmen 34 eingesetzt, indem einerseits die endständigen 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 wer­ den, die in der Gehäusehälfte 38B der Traverse ausgebildet sind. Anschlie­ ßend wird die Stellstange 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, ins­ besondere durch Verrastung, an dem Träger 78 befestigt und andererseits die Stange 80 des Stellglieds durch Einkuppeln der als Stecker und Steckaufnahme ausgebildeten Kupplungsorgane an der Lasche 82 befestigt.

Vorzugsweise, insbesondere um das Gewicht der Luftstrom-Steuervor­ richtung klein zu halten, sind zumindest der Rahmen 34 und die Klappen 42 aus Kunststoff hergestellt.

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

Diese Sicherungseinrichtung weist, wie beispielsweise in Fig. 2 und 18 gezeigt ist, wenigstens ein Paar von Haken 98 auf, die an den Traversen 36 gehalten sind. Diese Haken 98 sind dazu bestimmt, mit ringförmigen An­ schlägen 100 zusammenzuwirken, die an den Enden derselben Klappe 42 ausgebildet sind, so daß die Axialbewegung der Achsstummel 46 dieser Klap­ pe in Bezug auf die entsprechenden Lager 56 begrenzt wird.

Um den Strömungswiderstand der Luftstrom-Steuervorrichtung 22 zu ver­ ringern, 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 stromauf­ wärtigen Ränder sind auf den Körper 28 des Wärmetauschers gerichtet (sie­ he insbesondere Fig. 1).

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

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Verbindung zweier in einer Richtung (T) translationsbe­ weglicher Elemente (68, 80), mit zwei als Stecker (82) und Steckaufnahme (80L) ausgebildeteten Kupplungsorganen, die jeweils mit einem der Elemen­ te (68, 80) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (82) zwei im wesentlichen parallele Arme (84, 86) aufweist, die dazu bestimmt sind derart in zwei komplementäre Löcher (88, 90) der Steckaufnahme (80L) einzugreifen, daß sie sich im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung (T) der Translationsbewegung erstrecken, und daß ein erster (84) dieser Ar­ me mit einem ersten (88) der Löcher zusammenwirkt, um Kräfte, die im we­ sentlichen parallel zur Bewegungsrichtung gerichtet sind, zwischen den bei­ den Elementen (68, 80) zu übertragen, während der zweite Arm (86) Rast­ mittel (92) trägt, die mit dem zweiten Loch (90) zusammenwirken, um den Stecker (82) und die Steckaufnahme (80L) miteinander zu verriegeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Rast­ mittel durch elastische Verformung in einer zur Richtung der Translations­ bewegung im wesentlichen parallelen Richtung lösbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckaufnahme (80L) einen im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Stift (94) aufweist, der die beiden Löcher (88, 90) voneinander trennt und mit einem komplementären Teil (96) des Steckers (82) zusam­ menwirkt, der die beiden Arme (84, 86) verbindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steckaufnahme (80L) mit einer Stange (80) eines Stell­ gliedes verbunden ist und der Stecker (82) mit einem durch das Stellglied betätigten Element (68) verbunden ist.

5. Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstroms, mit einem Rahmen (34) der einen Strömungsweg für die Luft begrenzt, und wenigstens einer drehbar an Traversen (36, 38) dieses Rahmens montierten Klappe (42), die zwischen ei­ ner Öffnungsstellung und einer den Luftstrom sperrenden Schließstellung verstellbar ist, gekennzeichnet durch einen Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Stellglied (76) an einer Traverse (38) gehalten ist, und das durch das Stellglied betätigte Element (68) eine Stellstange ist, die translationsbeweglich in der das Stellglied (76) tragenden Traverse (38) an­ geordnet ist und die Bewegung der Klappe (42) steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Kühlerblock eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.