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Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung für den Luftdurchsatz durch einen Lufteinlass in einer Karosserie eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, oder in einer Wand mit einem runden oder eckigen Rahmen mit einer Abdeckung aus parallelen, horizontalen oder vertikalen Stegen definierter Breite oder einer Gitterstruktur.
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Drosseleinrichtungen der gattungsgemäßen Art kommen beispielsweise bei Kraftfahrzeugen in der Frontpartie der Karosserie zur Anwendung, um die Luftzufuhr zum Kühler bzw. im Wärmetauscher des Motors zu steuern. Durch Verschließen des Kühlers oder des Kühlergrills bzw. durch Einstellen des Luftdurchsatzes für den Kühler kann die Arbeitstemperatur des Motors eines Kraftfahrzeuges reguliert werden, auch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, so dass eine gleichmäßige Verbrennung des Kraftstoffes gegeben sind. Insbesondere im Winter kann durch ein Verschließen des Kühlergrills erreicht werden, dass zumindest in der Warmlaufphase des Motors keine Kaltluft an den Wärmetauscher strömen kann, so dass eine schnellere Erwärmung des Motors und damit auch eine bessere Laufruhe des Motors schon nach kürzester Zeit gegeben sind. Diese Vorteile des verschließbaren Kühlergrills sind als solche bekannt. Insbesondere in kälteren Gegenden werden dazu auch Jalousien eingesetzt, die ein hermetisches Abdichten des Kühlergrills ermöglichen. Wenn andererseits der Motor warm gelaufen ist, ist es wünschenswert, diesen auf eine bestimmte Arbeitstemperatur unter Berücksichtigung der Luftströmungsgeschwindigkeit und der Lufttemperatur einzustellen. Dies kann über den einstellbaren Lufteinlass erfolgen.
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Aus der
DE 10 2005 011 814 A1 ist eine Kühlerbaugruppe für ein Fahrzeug mit zumindest einem Wasserkühler und zumindest einem Ladeluftkühler und einer Vorrichtung zur. Beeinflussung der durch die Kühlerbaugruppe durchströmbaren Luftmenge bekannt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem ortsverlagerbaren Deckblech mit von Stegen umgrenzten Durchbrechungen. Die Ausgestaltung der Durchbrechungen entspricht im Wesentlichen der Ausgestaltung der Durchströmungsöffnungen im Ladeluft- oder Wasserkühler, so dass bei einer Verlagerung des Deckbleches von einer Ausgangsstellung in eine Abdeckstellung die Stege zumindest teilweise die Durchströmungsöffnungen im Wasser- und Ladeluftkühler in Strömungsrichtung abdecken.
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Aus der
DE 10 2006 053 883 A1 ist ein Kühlerbaugruppe für ein Fahrzeug mit einem Wasser- und/oder Ladeluftkühler und mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der durch die Kühlerbaugruppe durchströmbaren Luftmenge bekannt, bei der mindestens zwei beabstandet zum Wasser- und/oder Ladeluftkühler angeordnete Modulbleche vorgesehen sind, von denen zumindest eines auf dem anderen gleitend ortsverlagerbar ist. Durch Zusammenwirken mit dem zweiten Modulblech können definierte Spaltbreiten von Durchlassöffnungen eingestellt werden. Bei Verwendung nur eines einzigen Modulbleches ist eine präzise Einstellung eines gewünschten Durchlassspaltes nur bei direktem Aufliegen des Modulbleches auf der Kühleinheit möglich.
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Ausgehend vom dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Drosseleinrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass ein besonders einfache Konstruktion gegeben ist, dass die Luftströmung beim Durchtritt durch die Drosseleinrichtung verwirbelt wird, redundante Bauteile vermieden werden und eine effiziente Durchströmung des Lufteinlasses des auch bei einer geringen Bautiefe gegeben ist, um beispielsweise einem dahinter liegenden Wärmetauscher, den Kühlers eines Kraftfahrzeuges auf kurzer Distanz die Luft zuführen zu können.
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Die Aufgabe löst die Erfindung durch eine Drosseleinrichtung wie sie im Anspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Abdeckung des Lufteinsatzes, die zur Meidung des Eindringens aufgewirbelter Fremdkörper oder kleiner fliegenden Gegenstände, wie Steine, Stege in horizontaler oder vertikaler Richtung oder auch in beliebiger Richtung verlaufend aufweist, mit einem Schließteil mit einer Anzahl von Lamellen oder mit einem Gitter an der Rückseite versehen ist, wobei die Lamellen oder die Gitterfelder mindestens teilweise den Zwischenraum zwischen zwei Stegen oder die Löcher der Gitterstruktur in einer rückseitigen Fügeposition abdecken und die Abdeckung oder das Schließteil an dem Rahmen oder einem Gehäuse des Lufteinlasses nach hinten verschiebbar oder verschwenkbar gelagert ist und aus einer anliegenden Schließstellung in eine beabstandete Durchlassstellung verbringbar ist, in der der Luftstrom, abgelenkt durch die Lamellen oder die Gitter, hindurchtreten kann.
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Es ist ersichtlich, dass dann, wenn die Lamellen, die beispielsweise in einem Rahmen angeordnet sind, so groß gewählt sind, dass die Zwischenräume zwischen benachbarten Stegen ausgefüllt sind, beim Andrücken des Schließteiles an die Rückseite der Abdeckung die Zwischenräume zwischen den Stegen verschlossen sind. Die ferner vorgesehenen, vorzugsweise deckungsgleich mit den Stegrückseiten eingebrachten Durchbrüche in dem Schließteil sorgen in abgerückter Stellung dafür, dass der Luftstrom sowohl seitlich als auch durch die Durchbrüche hindurch in den Innenraum des Fahrzeuges oder eines Raumes hindurchtreten kann. Dies kann sowohl der Fahrgastraum als auch der Motorraum sein oder ein geschlossener baulicher Nutzraum sein, je nachdem wo eine solche Drosseleinrichtung eingebracht ist. Damit ein seitlicher Austritt der Luft ermöglicht wird, versteht es sich dabei von selbst, dass das Gehäuse des Lufteinlasses, an dem der Rahmen befestigt ist, seitliche Durchbrüche aufweisen muss, damit die Luft seitlich ebenfalls entweichen kann. Durch die Ablenkung des Luftstromes einerseits zur Seite hin durch die relativ großflächigen Lamellen und durch die Durchströmung der Durchbrüche zwischen den Lamellen andererseits ist eine starke Verwirbelung des Luftstromes gegeben, so dass der gesamte, dahinter liegende Raum mit der eintretenden Luft mit geminderter Geschwindigkeit durchströmt wird. Dies hat den Vorteil, dass z. B. neben dem Kühler auch der Motorblock eines Kraftfahrzeuges gleichmäßiger und flächendeckender und nicht nur punktuell gekühlt wird.
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Die flächenparallele Verschiebung des Schließteiles erfolgt bei entsprechender Lagerung des Schließteils in dem Gehäuse des Lufteinlasses mittels einer Verschiebemechanik. Grundsätzlich kann eine manuelle Verstellbarkeit vorgesehen sein. Um dies aber beispielsweise von der Raumtemperatur regeln zu können, ist es von Vorteil, ein gesteuertes Öffnen und Verschließen durch Parallelverschiebung des Schließteiles mittels eines Motors, z. B. eines Elektromotors, oder mittels eines Aktuators zu ermöglichen. Hier können beispielsweise elektrische Schrittmotoren zur Anwendung kommen, die über ein Kopplungsgetriebe mit dem Verschließteil in Verbindung stehen, das in den Seitenwänden des Gehäuses des Einlasses geführt ist.
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Wenn darüber hinaus zwischen dem Motor und dem Getriebe eine Kupplung vorgesehen ist, kann bei entsprechender Auslegung des Getriebes dafür Sorge getragen wird, dass der Fahrtwind automatisch den Schließteil in die zweite Öffnungsstellung verbringt, wenn beispielsweise ein Stromausfall eine Steuerung des Elektromotors unmöglich macht. Andererseits kann durch die Stegausbildung und die Lamellenausbildung und der gewählte Abstand zwischen der Abdeckung mit den Stegen und dem Schließteil dazu führen, dass unterschiedliche Strömungsverhältnisse im Öffnungszustand gegeben sind. Deshalb ist es empfehlenswert, für eine Feinregelung eine temperaturabhängige Steuerung vorzusehen, die die Tiefenposition innerhalb des maximalen Hubes des Schließteiles regelt.
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Wenn darüber hinaus eine stufenförmige oder eine noch bessere Luftverwirbelung angestrebt wird, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Lamellen jeweils paarweise zusammengesetzt sind, wobei die Reihen der Lamellen parallel zu den Stegebenen verschiebbar angeordnet oder in unterschiedlichen Winkeln verschwenkbar sind. Dies hat den Vorteil, dass die zwei ineinander greifenden Schließteile, die zum Beispiel überlappende Dichtungszonen aufweisen, um den Zwischenraum zwischen den Stegen im Schließzustand vollständig abzudichten, einzeln verschoben oder verschwenkt werden können. Dies bedeutet, dass z. B. bei hälftiger Teilung der Zwischenräume zwischen den Stegen durch die Schließteile ein Teil in der Schließposition zunächst verbleibt und der andere Teil in eine Öffnungsposition verbringbar ist, so dass der Luftstrom nur zu einem Teil die Abdeckung und den Schließteil durchdringen kann bzw. die Luftdurchströmung in diesem Bereich größer ist und damit auch die Verwirbelung. Soll hingegen ein maximaler Luftdurchsatz gewährleistet sein, wird auch der noch nicht verschobene Schließteil von der Abdeckung abgerückt.
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Die Erfindung beinhaltet aber nicht nur die Parallelverschiebung der Schließteile gegenüber der Abdeckung. In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung ist vorgesehen, dass das Schließteil verschwenkbar angeordnet ist. Beispielsweise kann das Schließteil links- oder rechtsseitig an der Innenseite des Rahmens des Lufteinsatzes angelenkt sein, so dass das Schließteil insgesamt in den Innenraum verschwenkbar ist, wodurch der Luftstrom teils abgelenkt aber teils durch die Durchbrüche, die zwischen den Lamellen bestehen, hindurchtreten kann. Der Aufstellwinkel einer solchen Anordnung kann beispielsweise zwischen 10° und 30° betragen; dies hängt von der Bautiefe, den lufttechnischen Erfordernissen und der Anordnung ab.
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Diese Anlenkung lässt sich auch vorsehen, wenn der Schließteil geteilt ist, also zwei Schließteile ineinander greifend vorgesehen sind, wie zuvor schon beschrieben. Der zweite Schließteil kann dabei auch an dem ersten Schließteil an dem freien Ende angelenkt sein oder auch im Bereich der Schwenkachse des ersten Schließteils. Die Ausführungsform, bei der die Anlenkung am Ende des ersten Schließteils erfolgt, hat den Vorteil, dass durch dreieckförmige Ausstellung der Schließteile eine erhöhte Luftverwirbelung gegeben ist. Bei diesen Ausführungen werden vorzugsweise ebenfalls zwei Elektromotoren eingesetzt, um die Schwenkbewegungen realisieren zu können, was beispielsweise über Platten mit Steuerkurven oder über Exzentersteuerscheiben erfolgen kann, die schrittweise vor- und zurückstellbar sind. Die Mitnahmebolzen stehen dabei in Eingriff mit Aufnahmebohrungen in den Schließteilen.
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Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass die Stege schmaler wesentlich ausgebildet sein können als der Abstand zwischen den Stegen. Ferner ist eine freie Gestaltung der Stege möglich. Die Formanpassung der Lamellen erfolgt in der Weise, dass der Zwischenraum durch ein geteilte Lamelle oder eine in der Fläche angepasste Lamelle insgesamt abgedeckt ist. Die Erfindung ist also an kein definiertes Abdeckdesign oder an eine bestimmte Steganordnung gebunden. Vielmehr kann jedes beliebiges Design verwendet werden. Dementsprechend sind lediglich die Lamellen an dem Schließteil entsprechend auszubilden bzw. die Teillamellen, die den Verschluss zwischen benachbarten Stegen sicherstellen.
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Um die Bewegung der Schließteile entsprechend der Ausführungsform anpassen zu können, ist eine Verschiebe- oder Verschwenkmechanik erforderlich, die manuell oder über einen Motor oder Aktuator gesteuert in gewünschter Weise die Schließteile verschiebt oder verschwenkt und diese somit aus einer Verschließposition in eine vorgesehene maximale Öffnungsstellung verbringt. Hier sind z. B. Wegsteuerung von 0,5 cm bis 2 cm möglich. Sowohl bei der Parallelverschiebung also auch beim Verschwenken kann ein zwischen dem Motor und der Mechanik vorgesehene Kupplung dafür Sorge tragen, dass bei Ausfall des Motors dieser von der Mechanik abgekuppelt wird und durch den Fahrtwind, beim Einsatz der Drosseleinrichtung in den Kühlergrill eines Fahrzeuges, automatisch in die Öffnungsstellung verbracht wird, so dass eine Überhitzung des Motors ausgeschlossen ist.
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Die Stege der Abdeckung weisen rückseitig Verstärkungsrippen auf, wenn diese aus Kunststoff hergestellt sind. Sie können aber auch aus Metall gefertigt sein. Die Stege aber auch die Lamellen können darüber hinaus strömungsangepasste Aus- oder Anformungen aufweisen, die z. B. den Luftdurchtritt in der Öffnungsstellung verbessern oder dem Luftstrom eine Ablenkrichtung geben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
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In Zeichnungen zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eine Drosseleinrichtung nach der Erfindung in schematischer Schnittzeichnung bei verschlossenem Lufteinlass,
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2. das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel mit geöffnetem Lufteinlass,
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3 eine Variante der Drosseleinrichtung nach 1 und 2 in schematischer Schnittzeichnung mit einem geteilten Schießteil,
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4 die Ausführung der der geteilten Schließteile,
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5 eine Variante der Ausführung nach 3 und 4, bei der die Schließteile aus zwei Teilen mit zusammensetzbaren Lamellen bestehen, die einseitig am Rahmen des Lufteinlasses angelenkt sind, in der Schließstellung,
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6 das Ausführungsbeispiel nach 5 in der Öffnungsstellung,
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7 eine Variante zu dem Ausführungsbeispiel nach
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5 und 6, bei dem das zweite Schließteil am freien Ende des ersten schwenkbeweglich am Rahmen des Lufteinlasses angelenkt ist,
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8 ein Beispiel eines Lufteinlasses mit einer bestimmten Außenform des Rahmens im geschlossenen Zustand der Schließteile,
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9 den Lufteinsatz nach 8 mit teilgeöffneten Schließteilen und
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10 den Lufteinsatz nach 8 und 9 mit vollständig geöffneten Schließteilen.
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drosseleinrichtung schematisch dargestellt. Der Lufteinlass wird gebildet durch einen Rahmen 1, der beispielsweise die in den 8, 9 und 10 ersichtlichen Konturen aufweisen kann aber auch jede andere Kontur, sei sie eckig, oval oder rund aufweisen kann. In dem Rahmen 1 ist eine Abdeckung 2 vorgesehen. Diese Abdeckung 2 besteht aus den die Rahmenseitenteile miteinander verbindenden Stegen 3, die eine v-förmig gebogene Struktur aufweisen, so dass von vorn eintretende Luft hierüber kanalisiert wird. In 1 sind die Lücken bzw. Spalten zwischen den Stegen 3 durch die Lamellen 5 des Schließteiles 4, das sich hinter der Abdeckung 2 befindet, verschlossen. Dies ist auch aus 8 ersichtlich.
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Um die Luft einströmen lassen zu können, ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schließteil 4 in dem Gehäuse des Lufteinlasses so gelagert ist, dass es nach hinten hinein verlagerbar ist. Das Schließteil 4 besteht aus einer Anzahl von Lamellen 5, die entweder durch Freistanzung oder durch Formeinbringung in einem Spritzgießwerkzeug in einem Rahmen realisiert sind. Diese Lamellen 5 weisen eine Breite auf, die der lichten Weite zwischen den Stegen 3 entspricht, so dass, wie aus 1 und 8 ersichtlich, keine Luft hindurchtreten kann. Zwischen den Lamellen 5 sind Spalten 7 sichtbar, deren Breiten geringfügig kleiner sind als die Breiten der Stege 3. Wenn nun der Schließteil 4 aus der Verschließstellung in 1 oder 8 in die Öffnungsstellung nach 2 oder 10 verbracht wird, kann die eintretende Luft sich seitlich ausbreiten, aber auch durch die Spalten 7 hindurch in den nachgelagerten Raum eintreten. Durch die Kanten an den Spalten und durch die Spalten 7 selbst sowie durch die seitliche Verdrängung des Luftstromes entsteht eine starke Verwirbelung des Luftstromes, so dass eine gleichmäßige großflächige Verbreitung der Luft im dahinter liegenden Raum gegeben ist. Durch eine geeignete Motorsteuerung kann der Abstand zwischen dem Schließteil 4 und der Abdeckung 2 variabel eingestellt werden, so dass auch hierüber definierte Luftstromausbildungen möglich sind. Die für die Verschiebung notwendigen Verschiebemechaniken und Motoren sind nicht näher dargestellt. Hier bieten sich dem Fachmann verschiedenste bekannte Lösungen an.
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Aus 3 und 4 ist eine Variante zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ersichtlich. Das Schließteil 4 besteht aus zwei ineinander greifenden Schließteilen 4a und 4b. Diese weisen Lamellen 5a, 5b auf, die mittels übergreifender Überlappungszonen abdichtend aneinander fügbar sind. Diese Überlappungszonen sind stufenförmig ausgebildet. Im zusammengefügten Zustand entspricht die Anordnung jener gemäß 1 und 2. Die beiden Schließteile 4a und 4b lassen sich nun getrennt voneinander verschieben, so dass unterschiedliche Abstände zu der Abdeckung einstellbar sind. Es ist ersichtlich, dass durch die wesentlich größeren Spalten zwischen den Lamellen 5a und 5a sowie 5b und 5b ein anderes Strömungsverhältnis gegeben ist, als bei der zuvor beschriebenen Ausführung, so dass hier ein wesentlich größerer Luftdurchtritt im geöffneten Zustand möglich ist. Werden die beiden Teile 4a, 4b wieder in Richtung der Abdeckung 2 verschoben, so greifen sie ineinander und verschließen den Lufteinlass vollständig, wie aus 3 ersichtlich.
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Eine vorteilhafte Variante, die zudem auch eine Vereinfachung der Führungs- oder der Schwenkmechanik ermöglicht, ist in den 5, 6 und 7 dargestellt.
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Wie aus 5 ersichtlich ist, sind die aus den Lamellen 5a und 5b gebildeten Schließteile 4a, 4b jeweils linksseitig schwenkbeweglich am Rahmen gelagert. Sie können also unabhängig voneinander über vorgesehene Schwenklager 8 verschwenkt werden. Die Verstellmöglichkeit ergibt sich aus 6. So kann der Schließteil 4a mit den Lamellenteilen 5a z. B. um einen Winkel α, der Schließteil 4b mit den Lamellenteilen 5b um einen Winkel β ausgestellt werden.
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Durch geeignete Kopplungsmechaniken können beide Schließteile 4a und 4b in die Ausgangsposition mittels eines Motors zurückgestellt werden. Dieser Motor kann über eine Kupplung abkoppelbar sein, so dass die Ausstellung, wie sie in 6 dargestellt ist, durch den Fahrtwind ebenfalls erfolgen kann bzw. durch den eingeleiteten Luftstrom. Das Schwenklager 8 kann einachsig vorgesehen sein, es können aber auch versetzt zwei Schwenklager vorgesehen sein. Entsprechend sind die Schließteile 4a, 4b auszubilden, damit ein hermetisches Verschließen der Abdeckung 2 gemäß 5 ermöglicht wird.
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Das Beispiel in 7 zeigt, dass das Schließteil 4b aber auch an dem freien Ende des Schließteiles 4a über das dortige Schwenklager 9 angelenkt sein kann. Dadurch entsteht ein zickzackförmiger Verlauf der beiden gegenläufig verschwenkbaren Schließteile 4a und 4b. Zum Verschließen ist auch hier eine Schwenkmechanik erforderlich, um über einen Motor die beiden Schließteile 4a, 4b in die Schließposition wieder zurückschwenken zu können.
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7 zeigt darüber hinaus, dass durch die Bestimmung der Aufstellwinkel eine planparallele Anordnung des Schließteiles 4b zur Abdeckung 2 gegeben ist. Eine Zwischenöffnungsstellung ist in 9 dargestellt.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen ferner, dass beliebige Formen der Stege und der Lamellen realisierbar sind. Die Grundprinzipien nach der Erfindung können stets zur Anwendung kommen. Ebenso kann anstelle der beispielhaft vorgesehenen Zweiteilung der Lamelle auch eine Drei- oder höherzahlige Teilung realisiert werden. Dies hängt von der Baugröße der Drosseleinrichtung bzw. des Lufteinlasses insgesamt ab.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rahmen
- 2
- Abdeckung
- 3
- Steg
- 4
- Schließteil
- 4a
- Schließteil
- 4b
- Schließteil
- 5
- Lamelle
- 5a
- Lamelle
- 5b
- Lamelle
- 7
- Spalt
- 8
- Schwenklager
- 9
- Schwenklager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005011814 A1 [0003]
- DE 102006053883 A1 [0004]
