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Die Erfindung betrifft eine Lüfterzarge eines Kraftfahrzeugs, mit einem Zargen zur Anbringung an ein Kühlernetz, wobei an dem Zargenkörper mittels eines Schwenklagers eine achsenlose Staudruckklappe zum Verschließen einer in den Zargenkörper eingebrachten Öffnung um eine außerhalb der Öffnung verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert ist. Eine derartige Lüfterzarge ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 036 475 A1 bekannt.
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Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen während des Betriebs eine beträchtliche Wärmeentwicklung auf. Zum Halten der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors und auch für den Betrieb einer Klimaanlage wird üblicherweise ein flüssiges Kühlmittel eingesetzt, welches wiederum gekühlt werden muss. Dies erfolgt mittels Fahrtwind, welcher durch ein im Wärmetausch zum Kühlmittel stehendes Kühlernetz streicht. Beispielsweise wird das Kühlmittel in Rohre geleitet, die in das Kühlernetz eingearbeitet sind.
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Da insbesondere bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten der Fahrtwind zur Kühlung häufig nicht ausreicht, ist es beispielsweise aus der
EP 1 621 773 A1 bekannt, einen elektrischen Lüfter zu verwenden, mittels dessen der Fahrtwind verstärkt wird. Hierbei wird der Lüfter in Fahrtrichtung hinter dem Kühlernetz angeordnet. Mit Hilfe eines Lüfterrads des Lüfters wird die Luft durch das Kühlernetz hindurch gesaugt und auf den Verbrennungsmotor gelenkt. Falls zusätzlich zum Kühlernetz noch ein Kondensatornetz eines Verflüssigers einer Klimaanlage vorhanden ist, so wird üblicherweise das Kondensatornetz in Fahrtwindrichtung vor dem Kühlernetz angeordnet. Das Lüfterrad ist üblicherweise in einer kreisförmigen Aussparung eines Zargenkörpers einer Lüfterzarge angeordnet, mittels derer die Luft durch das Kühlernetz geleitet wird, wobei der Zargenkörper das Kühlernetz im Wesentlichen vollständig bedeckt.
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Um einen hohen Wirkungsgrad des Lüfters zu erreichen, ist der Zargenkörper – abgesehen von der kreisförmigen Aussparung – im Wesentlichen luftdicht ausgeführt. Auf diese Weise ist der Druckunterschied zwischen dem Bereich vor dem Kühlernetz und dem Bereich hinter dem Zargenkörper vergleichsweise groß. Bei einem Stillstand des Fahrzeugs wird somit eine vergleichsweise große Luftmenge durch das Kühlernetz gesaugt.
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Sobald das Kraftfahrzeug mit einer vergleichsweise großen Geschwindigkeit bewegt wird, wird der Fahrtwind vor dem Zargenkörper und dem Kühlernetz gestaut. Folglich tritt nur ein bestimmter Anteil des Fahrtwindes durch das Kühlernetz hindurch. Daher ist die Kühlung des Kühlernetzes und der Kühlflüssigkeit bei der Verwendung eines luftdichten Zargenkörpers reduziert.
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Zur Behebung dieses Problems wird in der
DE 20 2011 003 858 U1 vorgeschlagen, in den Zargenkörper eine mit einer Staudruckklappe verschließbare Öffnung einzubringen. Bei einem Betrieb des Lüfters, insbesondere bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs, ist die Öffnung mittels der Staudruckklappe aufgrund der herrschenden Luftdruckunterschiede verschlossen. Bei einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit wird die Staudruckklappe mit dem herrschenden Fahrtwind beaufschlagt, was diese automatisch öffnet.
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Während bei der aus der
DE 20 2011 003 858 U1 bekannten Ausführung die die Schwenklagerung der Staudruckklappe dadurch realisier ist, dass diese etwa in ihrem oberen Drittel beidseitig entgegengesetzt gerichtete, horizontal verlaufende Lagerzapfen aufweist, die von korrespondierenden Lagerbuchsen des Zargenkörpers gänzlich umschlossen werden, ist bei der aus der
DE 10 2007 036 475 A1 bekannten Lüfterzarge die Staudruckklappe um eine außerhalb der Klappenöffnung verlaufende Drehachse mittels Gelenkzapfen schwenkbar gelagert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lüfterzarge eines Kraftfahrzeugs anzugeben, mittels derer in konstruktiv besonders einfacher Art und Weise sowie mit möglichst geringem Platzbedarf eine vergleichsweise effiziente Kühlung auch bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die Lüfterzarge weist einen Zargenkörper und insbesondere einen elektromotorisch betriebenen Lüfter mit einem Lüfterrad auf, wobei das Lüfterrad in einer im Wesentlichen kreisförmigen Aussparung des Zargenkörpers angeordnet ist. Der Zargenkörper ist im montierten Zustand an einem Kühlernetz angebracht und beispielsweise mit diesem verschraubt oder verclipst. Ebenfalls denkbar ist, dass die Lüfterzarge oder zumindest der Zargenkörper anderweitig in der Nähe des Kühlernetzes positioniert ist, wobei zweckmäßigerweise der Zwischenraum zwischen dem Kühlernetz abgedichtet ist. Mit anderen Worten ist der Zargenkörper pneumatisch mit dem Kühlernetz verbunden. Beispielsweise sind das Kühlernetz und die Lüfterzarge ein Bestandteil einer Klimaanlage oder eines Hauptlüfters eines Kraftfahrzeugs, mittels dessen eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs gekühlt wird.
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Der Zargenkörper weist eine Öffnung auf, die zum Beispiel eine rechteckige oder dreieckige Form aufweist. Die Öffnung ist mittels einer Staudruckklappe verschließbar, die beispielsweise als eine ebene Platte ausgeführt ist. Die Staudruckklappe ist mit Hilfe eines Schwenklagers schwenkbar gelagert. Es ist somit möglich, die Staudruckklappe von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand um eine Drehachse zu verschwenken. Insbesondere ist die Öffnung im geschlossenen Zustand von der Staudruckklappe vollständig abgedeckt, wobei beispielsweise die Staudruckklappe an dem Zargenkörper anliegt. Besonders bevorzugt überragt die Staudruckklappe die zugeordnete Zargenöffnung, d. h. die Fläche der Staudruckklappe ist größer als diejenige der Öffnung. Somit ist eine Leckluft zwischen der Staudruckklappe und dem Zargenkörper durch die Öffnung hindurch reduziert.
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Zweckmäßigerweise befindet sich im geöffneten Zustand zwischen der Staudruckklappe und dem Zargenkörper zumindest teilweise ein Schlitz, durch den Luft strömen kann. Geeigneterweise befindet sich die Staudruckklappe bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs in dem geschlossenen Zustand und wird vom Fahrtwind bei oder ab einer bestimmten Geschwindigkeit in einen geöffneten Zustand verschwenkt. Insbesondere wird der Schlitz zwischen der Staudruckklappe und dem Zargenkörper mit zunehmender Geschwindigkeit aufgeweitet.
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Die Drehachse des Schwenklagers verläuft außerhalb der Schwenkachse. Mit anderen Worten ist die Staudruckklappe frei von der Schwenkachse oder achsenlos. Insbesondere verläuft hierbei die Schwenkachse im montierten Zustand der Lüfterzarge oberhalb der Öffnung und/oder auf der dem Kühlernetz abgewandten Seite des Zargenkörpers. Auf diese Weise wird die Staudruckklappe beim Öffnen lediglich von dem Kühlernetz weg bewegt und gerade nicht teilweise auf diese zu. Somit kann der Zargenkörper vergleichsweise dicht an dem Kühlernetz positioniert werden, was sowohl die Baugröße reduziert als auch die Luftführung mittels des Zargenkörpers vereinfacht und verbessert. Ferner muss kein Teil der Staudruckklappe zur Verbringung in den geöffneten Zustand entgegen der Fahrtwindrichtung bewegt werden. Folglich muss auch nicht die vom Fahrtwind auf die Staudruckklappe ausgeübte Druckkraft überwunden werden. Daher öffnet die Staudruckklappe auch bei vergleichsweise geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder Fahrtwindgeschwindigkeiten selbststätig, was die Kühlleistung erhöht.
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Geeigneterweise sind der Zargenkörper und/oder die Staudruckklappe aus einem Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Besonders bevorzugt ist das Material des Zargenkörpers gleich demjenigen der Staudruckklappe. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise günstige Fertigung der beiden Teile ermöglicht. Darüber hinaus ist das Verhalten der beiden Teile bei unterschiedlichen Witterungs- oder Betriebsbedingung im Wesentlichen gleich, so dass keine Verspannungen zwischen diesen auftreten, beispielsweise bei einer Ausdehnung aufgrund von Wärme.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Öffnung von einem Kragen umgeben, der sich insbesondre auf der dem Kühlernetz abgewandten Seite des Zargenkörpers befindet. Insbesondere ist der Kragen zumindest teilweise hohlzylindrisch geformt, wobei zweckmäßigerweise die Innenfläche der hohlzylindrischen Form mit der Begrenzung der Öffnung fluchtet. Mittels des Kragens wird die durch die Öffnung hindurch strömende Luft gelenkt und Verwirbelungen in dem Fahrtwind werden vermieden oder zumindest reduziert.
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Beispielsweise ist an dem Kragen das Schwenklager angebracht, so dass die Drehachse zumindest teilweise durch diesen verläuft oder sich vergleichsweise nah, also beispielsweise mit einem Abstand von weniger als 2 cm, zu diesem befindet. Im geschlossenen Zustand deckt somit die Staudruckklappe den Kragen ab, und im geöffneten Zustand befindet sich zwischen dem Kragen und der Staudruckklappe ein Schlitz.
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Das Schwenklager umfasst eine Schnappöse, die im montierten Zustand mit einem Achszapfen verrastet ist. Zur Montage wird die Schnappöse zumindest teilweise elastische verformt, wie zum Beispiel aufgebogen. Nach der Einführung des Achszapfens in die Schnappöse wird diese erneut in den vorherigen Zustand gebogen, was insbesondere selbstständig erfolgt. Auf diese Weise ist die Montage vergleichsweise zeitsparend und kostengünstig sowie ohne Zuhilfenahme von zusätzlichem Werkzeug oder Materialien zu bewerkstelligen. Geeigneterweise muss lediglich die Schnappöse gegen den Achszapfen gedrückt werden.
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Bei einem Verschwenken der Staudruckklappe um die Drehachse streicht die Schnappöse zumindest teilweise über die Oberfläche des Achszapfens. Insbesondere weist die Schnappöse zwei Arme auf, die im montierten Zustand den Achszapfen umfangsseitig zumindest teilweise, vorzugsweise um möglichst geringfügig mehr als 180°, umschließen. Der Achszapfen ist zwischen den Armen angeordnet.
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Besonderes bevorzugt weist das Schwenklager zwei Schnappösen auf, die insbesondere im Bereich gegenüberliegender Seiten der Öffnung bzw. der Staudruckklappe angeordnet sind. Beispielsweise umgreifen die beiden Schnappösen den gleichen Achszapfen, der hierfür verlängert ausgeführt ist, oder jeder Schnappöse ist jeweils ein Achszapfen zugeordnet. Im ersten Fall verläuft der Achszapfen im Wesentlichen auf der Drehachse, und die Justierung der Staudruckklappe oberhalb der Öffnung ist vergleichsweise einfach und sicher. Im zweiten Fall ist aufgrund der Verwendung von zwei getrennten Achszapfen eine Einsparung von Material ermöglicht, was sowohl zu einer Kosten- als auch zu einer Geweichtsreduzierung führt. Ferner führt eine Verspannung des Zargenkörpers und eine resultierende Verschiebung der Achszapfen von der Drehachse weg nicht zu einem Ausfall der Funktionalität der Staudruckklappe. Bei einer vergleichsweise großen Staudruckklappe ist es denkbar, zwischen den beiden Schnappösen noch mindestens eine weitere Schnappöse anzubringen, um einem Verzug der Staudruckklappe entgegenzuwirken.
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Hierbei ist bevorzugt die Schnappöse an der Staudruckklappe angebracht und der Achszapfen befindet sich an dem Zargenkörper. Geeigneterweise sind diese beiden Bestandteile des Schwenklagers einstückig mit der Staudruckklappe bzw. mit dem Zargenkörper ausgeführt. Auf diese Weise ist die Herstellung des Schwenklagers vergleichsweise kostengünstig. Ferner ist das vergleichsweise robuste Teil des Schwenklagers, nämlich der Achszapfen, an dem Zargenkörper angebracht. Bei einer Montage der Staudruckklappe an dem Zargenkörper wird dieser vergleichsweise selten beschädigt. Sollte jedoch ein Arm der Schnappöse bei der Montage abbrechen, so muss lediglich eine neue Schnappöse, ggf. in Kombination mit einer neuen Staudruckklappe, verwendet und nicht der Zargenkörper ausgetauscht werden. Ebenso ist ein Austausch bei einem Abbrechen der Schnappöse nach oder während des Betriebs, beispielswiese aufgrund einer Versprödung des Materials der Schnappöse, erleichtert und vergleichsweise kostengünstig.
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Die Schnappöse weist zwei Schnapparme auf, die im Wesentlichen halbkreisförmig ausgestaltet sind. Mittels eines Aufspreizens der Schnapparme wird die Schnappöse an dem Achszapfen befestigt. Zweckmäßigerweise befindet sich im montierten Zustand der Achszapfen zwischen den beiden Schnapparmen, die hierzu insbesondere entgegengesetzt orientiert sind.
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Die beiden Schnapparme sind geeigneterweise zueinander axial beanstandet. Auf diese Weise kann ein umfänglicher Überlappungsbereich der beiden Schnapparme realisiert werden, was zu einem verbesserten Halt der Schnappöse an dem Achszapfen führt. Mit anderen Worten ist der von den beiden Schnapparmen überdeckte Bereich größer als 360°. Hierbei sind die beiden Schnapparme vorzugsweise im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander aufgebaut, wobei jeder Schnapparm geeigneterweise mehr als die Hälfte des Umfangs des Achszapfens einschließt. Beispielsweise weist jeder Schnapparm eine Rundung von mehr als 190° auf. Zweckmäßigerweise liegen die beiden Schnapparme an dem Achszapfen an, um ein Spiel zwischen diesen zu vermeiden und somit ein Flattern der Staudruckklappe an dem Zargenkörper zu verhindern.
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Der Achszapfen ist von einem Gehäuse umgeben, dass zwei Eingriffsöffnungen aufweist. Im montierten Zustand befinden sich die Schnapparme innerhalb der Eingriffsöffnungen. Mittels des Gehäuses wird eine Verschmutzung des Achszapfens vermieden. Insbesondere werden die Schnapparme mittels der Eingriffsöffnungen in axialer Richtung geführt, so dass eine Verschiebung der Schnappöse in axialer Richtung während des Betriebs der Lüfterzarge unterbleibt.
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In einer Alternative zu der die Schnappöse aufweisenden Ausführungsform umfasst das Schwenklager einen Achszapfen, um das bzw. den eine Öse geformt ist. Vorzugsweise umgibt hierbei die Öse den Achszapfen vollumfänglich, um ein Verhaken zu vermeiden und die Funktionsweise des Schwenklagers sicherzustellen. Vorzugsweise verläuft hier wiederum die Drehachse der Staudruckklappe außerhalb der Öffnung und die Staudruckklappe ist achsenlos.
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Bevorzugt sind/ist die Öse und/oder der Achszapfen starr. Auf diese Weise ist eine Verformung während des Betriebs ausgeschlossen, die eine Bewegung der Öse um den Achszapfen herum zur Ausübung der Funktion des Schwenkens beeinträchtigen würde. Ferner ist es ermöglicht, die Öse und/oder den Achszapfen vergleichsweise robust zu fertigen, was deren Lebensdauer erhöht. Somit kann beispielsweise ausgeschlossen werden, dass während des Betriebs der Lüfterzarge sich die Staudruckklappe von dem Zargenkörper aufgrund einer übermäßigen Belastung löst.
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Geeigneterweise weist das Schwenklager zwei Ösen und zwei Achszapfen auf, die insbesondere im Randbereich der Staudruckklappe angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein Verkanten der Staudruckklappe beim Verschwenken mittels der beiden Ösen vermieden. Ferner ist bei einem Brechen einer der Ösen oder eines der Achszapfen ein Lösen der Staudruckklappe vom Zargenkörper vermieden. Dabei sind die beiden Achszapfen geeigneterweise einander zugewandt. Mit anderen Worten sind die Achszapfen mit einem der Freienden fixiert, und das andere Freiende weist jeweils in Richtung des anderen Achszapfens.
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Vorzugsweise sind/ist die Öse und/oder der Achszapfen einstückig. Somit ist eine Montage der Kühlerzarge vereinfacht, da die beiden Elemente in einem Arbeitsschritt hergestellt werden können und kein weiterer Arbeitsschritt zu deren Montage erforderlich ist. Alternativ oder in Kombination hierzu sind die Öse an der Staudruckklappe und der Achszapfen an dem Zargenkörper angeformt. Somit ist einerseits eine vergleichsweise zeitsparende Montage der Lüfterzarge gegeben und andererseits ein sich Lösen der Staudruckklappe von dem Zargenkörper verhindert, etwa infolge einer übermäßigen Belastung oder fehlerhaften Montage der Öse an der Staudruckklappe. Aufgrund der Anordnung der Öse an der Staudruckklappe ist deren Gewicht im Vergleich zu einer Anbringung des Achszapfens an dieser reduziert, was deren Dynamik erhöht.
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Zweckdienlicherweise weist die Öse eine Anschlagnase auf. Diese limitiert die Rotationsbewegung der Öse um den Achszapfen, indem jene bei einer bestimmten Ösenstellung an einer Anschlagfläche anliegt. Geeigneterweise ist dabei die Öse an der Staudruckklappe angebunden und die Anschlagfläche durch den Zargenkörper gebildet. Aufgrund der Anschlagnase wird ein Öffnungswinkel der Staudruckklappe gegenüber dem Zargenkörper begrenzt, was den Luftdurchtritt durch die mittels der Staudruckklappe verschließbare Klappenöffnung (Zargenöffnung) leitet. Ferner wird ein Flattern der Staudruckklappe bei einem wechselnden Luftdruck vermieden, sofern die Anschlagsnase bei dem dabei geringsten auftretenden Luftdruck an der Anschlagfläche anliegt.
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Geeigneterweise ist die Öse hohlzylindrisch und weist somit in deren axiale Richtung eine erhöhte Ausdehnung auf. Die Staudruckklappe wird bei einem Verschwenken um die Schwenkachse mittels der Öse geführt, so dass ein Verhaken der Öse oder der Staudruckklappe an dem Zargenkörper sicher vermieden ist. Folglich entspricht aufgrund der hohlzylindrischen Ausführung der Öse die Schwenkachse im Wesentlichen der Ausdehnungsrichtung des Achszapfens. Hierfür liegt die Achse der hohlzylindrischen Öse im Wesentlichen auf der Schwenkachse und der Achse des geeigneterweise zylinderförmigen Achszapfens.
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Dabei ist die hohlzylindrische Öse insbesondere vergleichsweise dünnwandig, was deren Gewicht reduziert und somit die Dynamik des Schwenklagers erhöht. Zur Stabilisierung der Öse und zur Erhöhung deren Robustheit weist diese an zumindest einem der Freienden eine Abkröpfung auf, die radial nach außen gerichtet ist. Vorzugsweise ist die Abkröpfung im Wesentlichen scheibenförmig und nach Art eines Bundes gestaltet. Somit ist an einer, vorzugsweise beiden, Stirnseite(n) der Öse eine Materialanhäufung in Form des scheibenförmigen Bundes vorhanden, die die Form der Öse an deren Hauptbelastungspunkten stabilisiert, wobei dazwischen vergleichsweise wenig Material vorhanden ist, was zu einem vergleichsweise geringen Gewicht der Öse führt.
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Geeigneterweise werden die Staudruckklappe, das Schwenklager und der Zargenkörper in einem Arbeitsschritt im Spritzgussverfahren hergestellt. Das verwendete Material ist dabei vorzugsweise ein Kunststoff und geeigneterweise der gleiche Kunststoff für alle drei Komponenten. Mit anderen Worten werden der Zargenkörper, das Schwenklager und die Staudruckklappe integral hergestellt. Hierbei weist vorzugsweise das Schwenklager zwei aufeinander zu gerichtete Achszapfen auf, die an dem Zargenkörper angeformt sind. Insbesondere im Randbereich der Staudruckklappe befinden sich die hierzu korrespondierenden Ösen.
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Für die Herstellung wird in eine Negativform des Zargenkörpers flüssiger Kunststoff eingeleitet, wobei die Achszapfen jeweils von einem beweglichen Schieber umfangsseitig verschlossen sind. Mit anderen Worten bilden die Schieber zumindest teilweise die Negativform des Achszapfens.
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Mit der Gussform des Zargenkörpers ist ferner eine Gussform der Staudruckklappe verbunden, wobei die den Achszapfen zugeordneten Schieber mit deren Außenseite die Negativform der Ösen bilden. Folglich wird mittels der Schieber eine Trennung des Kunststoffes in die Öse und den Achszapfen erreicht.
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Sobald der Kunststoff gehärtet ist, werden die beiden Schieber aufeinander zu bewegt und der Freiraum zwischen der Öse und dem zugehörigen Achszapfen freigegeben. In einem weiteren Arbeitsschritt wird die Gussform weiter entfernt und somit der integral mit der Staudruckklappe hergestellte Zargenkörper freigegeben. Aufgrund der Ausrichtung der beiden Zapfen aufeinander zu kann dabei die Form des Zargenkörpers vergleichsweise frei gewählt werden, da die Schieber zur Freigabe des Zargenkörpers lediglich in geringem Umfang bewegt werden müssen.
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Aufgrund der Verwendung der Schieber sind sowohl die Achszapfen und die Ösen an deren einander zugewandten Oberflächen gratfrei, weisen also folglich eine ebene Oberfläche auf. Daher wird eine Rotation der Öse um den Achszapfen während des Betriebs der Lüfterzarge nicht behindert.
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Bei der Herstellung befindet sich die Staudruckklappe vorzugsweise in einer geöffneten Position, damit die Kanten der Öffnung und der Staudruckklappe vergleichsweise exakt geformt werden können. Vorzugsweise ist der Verlauf der Staudruckklappe dabei im Wesentlichen senkrecht zu dem Zargenkörper. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Entformung der Gießlinge aus der Gussform gegeben.
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Beispielsweise wird in den von der Form gebildeten Hohlraum des Zargenkörpers und der Staudruckklappe jeweils mittels einer separaten Düse Kunststoff eingespritzt. Alternativ hierzu sind die beiden Gussformen verbunden, und insbesondere im Bereich der Anschlagnase, sofern diese vorhanden ist. Wenn der Zargenkörper und die Staudruckklappe aus der Gussform entfernt worden sind, wird die Verbindung gelöst, beispielsweise gebrochen. Aufgrund der Verbindung der beiden Gussformen im Bereich der Anschlagnase kann ein Entgraten entfallen, da dieser Bereich die Schwenkbewegung der Staudruckklappe relativ zum Zargenkörper nicht beeinflusst.
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Geeigneterweise weist die Staudruckklappe eine Stabilisierungsrippe auf, die insbesondere angeformt ist. Die Stabilisierungsrippe verläuft beispielsweise senkrecht und/oder parallel zur Drehachse, wobei deren Höhe zweckmäßigerweise kleiner als 1 cm und insbesondere kleiner als 0,5 cm ist. Mit Hilfe der Stabilisierungsrippe wird die Staudruckklappe verstärkt, damit deren Form sowohl bei einer Erwärmung während des Betriebs als auch bei deren Herstellung nicht oder lediglich vergleichsweise gering verändert wird.
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Auf diese Weise können vergleichsweise große Fertigungstoleranzen oder vergleichsweise gering temperaturbeständige Materialien der Staudruckklappe verwendet werden, wobei dennoch eine vergleichsweise gute Abdichtung der Öffnung im geschlossenen Zustand erreicht wird. Prinzipiell ist das Herstellen der um den Achszapfen geformten Öse, insbesondere das integrale Herstellen der Staudruckklappe, des Schwenklagers und des Zargenkörpers, unabhängig von der Lage der Drehachse. Mit anderen Worten weist die Lüfterzarge den Zargenkörper und die daran mittels des Schwenklagers um die Drehachse drehbar gelagerte Staudruckklappe auf. Das Schwenklager umfasst die um den Achszapfen geformte, insbesondere gespritzte Öse. Vorzugsweise weist das Schwenklager zwei, zueinander entgegengesetzt orientierte Achszapfen auf, die jeweils von einer Öse umgeben sind.
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Alternativ oder in Kombination hierzu weist die Staudruckklappe zumindest teilweise einen im Wesentlichen Z-förmigen Querschnitt auf, wobei der Querschnitt insbesondere senkrecht zur Drehachse verläuft. Folglich umfasst die Staudruckklappe zwei zueinander parallele Schenkel, die zueinander versetzt sind. Insbesondere sind diese beiden Schenkel im geschlossenen Zustand im Wesentlichen parallel zu dem Zargenkörper, wobei der Abstand des einen Schenkels zu dem Zargenkörper von dem des anderen Schenkels abweicht. Die beiden Schenkel sind mittels eines Verbindungsschenkels miteinander verbunden, der im geschlossenen Zustand einen Winkel zwischen 10° und 30° mit dem Zargenkörper einschließt. Der Winkel zwischen dem Verbindungsschenkel und den beiden anderen Schenkeln ist jeweils beispielsweise größer als 130°. Mittels einer derartigen Kontur ist die Stabilität der Staudruckklappe vorteilhaft erhöht, weshalb diese auch unter widrigen Umgebungsbedingungen einsetzbar ist.
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Zweckmäßigerweise ist die Öffnung an den Z-förmigen Querschnitt der Staudruckklappe angepasst. Insbesondere ahmt hierbei die Randkontur die Z-Form derart nach, dass im geschlossenen Zustand die Staudruckklappe auf der Randkontur der Öffnung aufliegt. Folglich tritt im Betrieb keine oder nur eine vergleichsweise geringe Leckluft zwischen der Staudruckklappe und dem Zargenkörper auf. Sofern die Öffnung von dem Kragen umgeben ist, ist vorteilhafterweise der der Staudruckklappe zugewandte Rand des Kragens an diese angepasst.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch vereinfacht einen Kühlerlüfter mit einer Lüfterzarge,
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2 perspektivisch die Lüfterzarge mit einer Staudruckklappe,
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3 perspektivisch die an einem Kragen montierte Staudruckklappe in geschlossenem Zustand,
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4 die montierte Staudruckklappe gemäß 3 in geöffneten Zustand,
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5 den Kragen gemäß 3,
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6 die demontierte Staudruckklappe gemäß 3,
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7 perspektivisch eine weitere Ausführungsform der Staudruckklappe in geschlossenem Zustand,
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8 die Staudruckklappe gemäß 7 in geöffnetem Zustand,
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9 einen Achszapfen mit entfernter Staudruckklappe, und
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10 ausschnittsweise die Staudruckklappe im Anschluss an die Fertigung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch vereinfacht in einer Seitendarstellung ein Kühlerlüfter 2 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Kühlerlüfter 2 umfasst ein Kühlernetz 4, durch das ein Kühlrohr 6 geführt ist. Innerhalb des Kühlrohrs 6 befindet sich eine Kühlflüssigkeit, welche mittels einer hier nicht dargestellten Pumpe in Zirkulation gehalten wird. Die Kühlflüssigkeit wird durch eine Verbrennungskraftmaschine 8 geleitet und von dieser erwärmt, wobei die Verbrennungskraftmaschine 8 gekühlt wird. Die erwärmte Kühlflüssigkeit wird erneut durch das Kühlernetz 4 geleitet, welches von einem Fahrtwind beaufschlagt ist. Die Richtung des Fahrtwindes ist hierbei längs einer Fahrtwindrichtung 10, die im Wesentlichen der Hauptfortbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs entspricht.
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Mittels eines Lüfters 12, der in Fahrtwindrichtung 10 hinter dem Kühlernetz 4 angeordnet ist, wird der Fahrtwind verstärkt oder bei einem Stillstand des Fahrzeugs erzeugt. Dies erfolgt mittels eines Elektromotors 14, der ein Lüfterrad 16 in Rotation versetzt. Ferner wird mittels des Lüfterrads 16 der Fahrtwind auf die Verbrennungskraftmaschine 8 geleitet, und diese somit von außen mit dem Fahrtwind beaufschlagt. Dies führt zur zusätzlichen Kühlung der Verbrennungskraftmaschine 8. Das Lüfterrad 16 ist in einer runden Aussparung 18 innerhalb eines Zargenkörpers 20 angeordnet. In dem Übergangsbereich zwischen dem Zargenkörper 20 und dem Lüfterrad 16 befinden sich Bürsten oder eine bestimmte Kontur, die jeweils eine sogenannte Leckluft zwischen den beiden Komponenten minimiert. Der Elektromotor 14 ist mittels Streben 22 an dem Zargenkörper 20 befestigt. Die Streben 22 sind einstückig mit dem Zargenkörper 20 hergestellt, beispielsweise in einem Kunststoffspritzverfahren. Die Streben 22 und der Zargenkörper 20 sind Bestandteile einer Lüfterzarge 24, mittels derer der Fahrtwind auf die Verbrennungskraftmaschine 8 und durch das Kühlernetz 4 geleitet wird.
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In 2 ist die Lüfterzarge 24 perspektivisch entgegen der Fahrtwindrichtung 10 gezeigt. Die Lüfterzarge 24 ist im Wesentlichen rechteckig und die Aussparung 18 befindet sich in etwa mittig. Die Streben 22 sind in einer Ebene mit dem Zargenkörper 20 und verbinden einen Motorring 26 mit dem Zargenkörper 20. An dem Motorring 26 wird der Elektromotor 14 mittels Schrauben befestigt oder von diesem kraftschlüssig umgeben. In den Eckbereichen des Zargenkörpers 20 befinden sich Öffnungen 28, die jeweils von einer Staudruckklappe 30 abgedeckt sind. Die Größe der Öffnungen 28 und der jeweiligen zugehörigen Staudruckklappe 30 variiert, wobei die Staudruckklappe 30 die korrespondierende Öffnung 28 vollständig abdeckt.
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In 3 und 4 ist eine der Staudruckklappen 30 in geschlossenem bzw. geöffnetem Zustand dargestellt. Die Staudruckklappe 30 ist mittels eines Schwenklagers 32 an einem Kragen 34 des Zargenkörpers 20 angebunden, wobei sich die Staudruckklappe 30 in Fahrtwindrichtung 10 hinter dem Kragen 34 befindet. Mit Hilfe des Schwenklagers 32 kann die Staudruckklappe 30 um eine Drehachse 36 von dem geschlossenen in einen geöffneten Zustand verschwenkt werden. Die Drehachse 36 verläuft in etwa horizontal und senkrecht zur Fahrtwindrichtung 10 durch das Schwenklager 32 hindurch. Im geschlossenen Zustand befindet sich die Drehachse 36 oberhalb der Staudruckklappe 30.
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Der Kragen 34 weist eine hohlzylindrische Form auf, die sich entlang der Fahrtwindrichtung 10 erstreckt, und deren Grundfläche der Fläche der Öffnung 28 entspricht. Die dem Zargenkörper 20 abgewandte Randkontur 38 des Kragens 34 ist gestuft ausgeführt, wobei die Staudruckklappe 30 diese Stufung nachahmt. Mit anderen Worten weist die Staudruckklappe 30 einen Z-förmigen Querschnitt auf, der aus zwei zueinander parallelen Schenkeln 40 und einem dazwischen angeordneten Verbindungsschenkel 42 gebildet ist. Die beiden Schenkel 40 verlaufen im geschlossenen Zustand im Wesentlichen vertikal, wobei einer der beiden Schenkel 40 oberhalb des anderen Schenkels 40 angeordnet ist. Der untere Schenkel 40 ist hierbei in Fahrtwindrichtung 10 versetzt.
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Falls keine Kraft außer der Gewichtskraft auf die Staudruckklappe 30 wirkt, hängt diese im Wesentlichen unterhalb der Drehachse und liegt an dem Kragen 34 an. In diesem geschlossenen Zustand befindet sich zwischen der Randkontur 38 und der Staudruckklappe 30 kein Schlitz und es kann keine oder nur vergleichsweise wenig Luft zwischen diesen beiden hindurchtreten. Bei einer Beaufschlagung der Staudruckklappe 30 mit dem Fahrtwind wird diese um die Drehachse 36 von dem in Fahrtwindrichtung davor angeordneten Kühlernetz 4 weggeschwenkt und die Öffnung 28 freigegeben. Daher kann im geöffneten Zustand der Fahrtwind durch die Öffnung 28 treten und das Kühlernetz 4 wird effizient gekühlt.
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5 zeigt den Kragen 34 ohne montierte Staudruckklappe 30. An den rechteckförmigen Kragen 34 ist jeweils oben im Eckbereich ein zylindrischer Achszapfen 44 angeformt, der auf der Drehachse 36 liegt. Jeder Achszapfen 44 ist von einem quaderförmigen Gehäuse 46 umgeben, in das zwei Eingriffsöffnungen 48 eingebracht sind. Die Eingriffsöffnungen 48 befinden sich auf der dem Zargenkörper 20 abgewandten Seite des Gehäuses 46, die im Wesentlichen parallel zu dem Zargenkörper 20 verläuft. Die Eingriffsöffnungen 48 sind benachbart zu dem jeweiligen Achszapfen 44 angeordnet, wobei sich eine Eingriffsöffnungen 48 oberhalb des Achszapfens 44 und eine Eingriffsöffnungen 48 unterhalb des Achszapfens 44 befindet. Die obere Eingriffsöffnung 48 ist in Richtung des jeweils anderen Gehäuses 46 versetzt.
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In 6 ist die Staudruckklappe 30 dargestellt. Der dort angeformte Teil des Schwenklagers 32 umfasst zwei Schnappösen 50, die jeweils zwei halbkreisförmige, nachfolgend als Arme bezeichnete Schnapparme 52 aufweisen. Die Arme 52 jeder der Schnappösen 50 sind axial versetzt, d. h. entlang der Drehachse 36 zueinander beabstandet. Jeder der Arme 52 ist mit einem Ende an der Staudruckklappe 30 angeformt und umgreift teilweise die Drehachse 36.
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Zur Montage wird jeder der Arme 52 freiendseitig in jeweils eine der Eingriffsöffnungen 48 eingeführt, wobei die Eingriffsöffnungen 48 entsprechend den zugeordneten Armen 52 der Schnappösen 50 ebenfalls axial versetzt, d. h. entlang der Drehachse 36 zueinander beabstandet sind. Hierbei wird jeder der Arme 52 durch den zugehörigen Achszapfen 44 von dem jeweils anderen Arm 52 derselben Schnappöse 50 weggebogen. Sobald der Achszapfen 44 so weit in die Schnappöse 50 eingeführt worden ist, dass sich die beiden Freienden der Arme 52 auf derselben Seite des jeweiligen Achszapfens 44 befinden, wird der Achszapfen 44 aufgrund der Federwirkung der verformten Arme 52 vollständig in die Schnappöse 50 hineingezogen und die Arme 52 nehmen erneut deren ursprüngliche Form ein. Die Arme 52 umgeben somit den Achszapfen 44 teilweise und die Schnappösen 50 sind mit dem Achszapfen 44 verrastet.
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Im Vergleich zu der in den 3 und 4 gezeigten Staudruckklappen 30 weist die in 6 dargestellte Staudruckklappe 30 eine Stabilisierungsrippe 54 auf. Die Stabilisierungsrippe 54 befindet sich auf der Seite der Stabilisierungsrippe 54, die im Montagezustand dem Kragen 34 abgewandt ist. Die etwa 0,5 cm hohe wulstartige Stabilisierungsrippe 54 ist einstückig mit der Staudruckklappe 30 und verläuft senkrecht zur Drehachse 36. Mittels der Stabilisierungsrippe 54 ist die strukturelle Integrität der Staudruckklappe 30 erhöht.
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In den 7 und 8 ist eine alternative Ausführungsform der Staudruckklappe 30 und deren Anbindung an dem Kragen 34 des Zargenkörpers 20 mittels des Schwenklagers 32 dargestellt. Das Schwenklager 32 umfasst zwei Achszapfen 44, die an der Innenseite des Kragens 34 an diesen angeformt sind. Dabei liegen die beiden Achszapfen 44 auf der Drehachse 36 und sind einander zugewandt. Die Achszapfen 44 werden von jeweils einer Öse 56 voll umfänglich umgeben, die an der Staudruckklappe 30 in deren Randbereich an die Staudruckklappe 30 angeformt sind. Jede Öse 56 weist einen hohlzylindrischen Abschnitt 58 auf, der vergleichsweise dünnwandig ist. An den zugehörigen Stirnseiten 60 befindet sich je ein scheibenförmiger Bund 62, der den Außendurchmesser der Öse 56 in diesem Bereich erhöht.
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Jeder Bund 62 weist eine Anschlagnase 64 auf, die in geschlossenem Zustand der Staudruckklappe 30 an dem Kragen 34 anliegt. Auf diese Weise wird ein Anschlagen der vergleichsweise dünnwandigen Staudruckklappe auf dem Kragen 34 vermieden oder zumindest abgeschwächt, die zu einer Verbiegung der Staudruckklappe 30 führen könnte.
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Im geöffneten Zustand liegen die Anschlagnasen 64 an dem Zargenkörper 20 an und limitieren den Öffnungswinkel der Staudruckklappe auf 90°. Folglich wird ein Überschwingen der Staudruckklappe 30 um die Drehachse 36 bei einer sich in Fahrtwindrichtung 10 vergrößernden Kraft vermieden, die zu einer Pendelbewegung der Staudruckklappe 30 um die Drehachse 36 führen würde. Vielmehr wird die Klappe 30 bei einem konstanten Auslenkwinkel von in etwa 90° gehalten.
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In 9 ist ausschnittsweise der Achszapfen 44 gezeigt, der an der Innenseite des Kragens 34 angeformt ist. Hierbei ist der Kragen 34 im Bereich des Achszapfens 44 nach außen verbreitert, so dass der Abstand der Verbindungspunkte der Achszapfen 44 mit dem Kragen 34 größer als die Ausdehnung der Öffnung 28 entlang der Drehachse 36 ist. Der Achszapfen 44 ist glatt und gratfrei. Dies wird dadurch erreicht, dass bei der Fertigung des Zargenkörpers 20 mittels Spritzgusstechnik jeder Achszapfen 44 umfangsseitig vollständig von einem Schieber in Form eines Hohlzylinders umgeben ist. Der Innendurchmesser des Schiebers entspricht hierbei dem Außendurchmesser des Achszapfens 44.
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Der Schieber dient ferner als Herstellungsform der Öse 56 und zwar zur Definierung von deren Innendurchmesser. Mit anderen Worten befindet sich der Schieber in dem in 10 gezeigten Freiraum 66 zwischen der Öse 56 und dem Achszapfen 44.
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Die Gussform der Staudruckklappe 30 und des Zargenkörpers 20 ist derart, dass beide in einem Arbeitsschritt hergestellt werden. Hierfür sind die beiden Gussformen miteinander über zumindest eine der Anschlagnasen 64 verbunden und die Form der Staudruckklappe 30 in geöffneter Stellung orientiert. In diese Gussform wird in einem Kunststoffspritzverfahren flüssiger Kunststoff eingeleitet, der die Gussform im Bereich des Zargenkörpers 20 der Staudruckklappe 30 und des Schwenklagers 32 vollständig ausfüllt.
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Nach der Härtung des Kunststoffes werden die die Achszapfen 44 umgebenden Schieber aufeinander zu bewegt, und zwar um den Betrag der Länge der Achszapfen 44. Auf diese Weise werden die Achszapfen 44 freigegeben und der Freiraum 66 ist erstellt. In einem weiteren Arbeitsschritt wird die den Gießling in Fahrtrichtung 10 abschließenden Teil der Gussform in Fahrtrichtung 10 entfernt und der Gießling der Gussform entnommen. In einem folgenden Arbeitsschritt wird die Verbindung zwischen der zumindest einen Anschlagnase 64, über die der Kunststoff aus der Form des Zargenkörpers 20 zu der Form der Staudruckklappe 30 strömte, gelöst, beispielsweise gebrochen oder geschnitten. In Folge dessen ist die Staudruckklappe 30 um die Drehachse 36 freischwingend.
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Aufgrund der Fertigung der Staudruckklappe 30 und des Zargenkörpers 20 in einem Arbeitsschritt ist die Herstellungszeit verkürzt und die Staudruckklappe 30 verliersicher an dem Zargenkörper 20 befestigt. Ferner ist aufgrund der Verwendung des gleichen Materials für den Zargenkörper 20, die Staudruckklappe 30 und das Schwenklager 32 die Lebenszeit der einzelnen Komponenten nahezu gleich sowie deren physikalisches Verhalten bei einer Erwärmung während des Betriebs der Lüfterzarge 24. Auch tritt ein Verkanten der Staudruckklappe 30 während des Betriebs aufgrund der Starrheit und Einstückigkeit der Ösen 56 und der Achszapfen 44 nicht ein.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kühlerlüfter
- 4
- Kühlernetz
- 6
- Kühlrohr
- 8
- Verbrennungskraftmaschine
- 10
- Fahrtwindrichtung
- 12
- Lüfter
- 14
- Elektromotor
- 16
- Lüfterrad
- 18
- Aussparung
- 20
- Zargenkörper
- 22
- Strebe
- 24
- Lüfterzarge
- 26
- Motorring
- 28
- Öffnung
- 30
- Staudruckklappe
- 32
- Schwenklager
- 34
- Kragen
- 36
- Drehachse
- 38
- Randkontur
- 40
- Schenkel
- 42
- Verbindungsschenkel
- 44
- Achszapfen
- 46
- Gehäuse
- 48
- Eingriffsöffnung
- 50
- Schnappöse
- 52
- Schnapparm
- 54
- Stabilisierungsrippe
- 56
- Öse
- 58
- Hohlzylinder
- 60
- Stirnseite
- 62
- Bund
- 64
- Anschlagnase
- 66
- Freiraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007036475 A1 [0001, 0007]
- EP 1621773 A1 [0003]
- DE 202011003858 U1 [0006, 0007]
