DE3836374A1 - Kuehlluftabdeckung fuer einen fahrzeugkuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlluftabdeckung für einen Fahrzeugkühler der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Art.

Eine derartige Kühlluftabdeckung für einen Fahrzeugkühler ist druckschriftlich, beispielsweise aus der DE-OS 31 45 414, bereits bekannt. Die Abdeckebene dieser Kühl­ luftabdeckung ist schräg nach hinten geneigt und vor dem Kühler angeordnet. In ihrer Schließstellung sind die Lamel­ len in diese Abdeckebene geklappt und bilden eine geschlos­ sene Wandfläche, durch die keine Kühlluft mehr hindurch­ strömen kann. Dagegen verlaufen alle Lamellen der Kühlluft­ abdeckung in ihrer Durchlaßstellung horizontal, wodurch sie der anströmenden Kühlluft nur einen minimalen Strömungs­ widerstand entgegensetzen. Die anströmende Kühlluft kann somit nahezu unbehindert zwischen den Lamellen hindurch­ strömen und zum Lufteintrittsquerschnitt des Kühlers ge­ langen.

Falls die durchströmte Querschnittsfläche des Kühlers voll­ ständig im Abluftstrom der Kühlluftabdeckung liegt, dürfte damit eine weitgehend gleichmäßige Luftdurchströmung des Kühlers gegeben sein, solange seine Durchströmung auf einer Fahrtwindanströmung des Fahrzeugs beruht.

Die Durchströmung des Kühlers mit Kühlluft muß zur konti­ nuierlichen Wärmeabfuhr jedoch auch bei stehendem Fahrzeug sowie bei geringen Fahrgeschwindigkeiten aufrechterhalten bleiben. Hierzu finden üblicherweise Axial-Lüfter Verwen­ dung, die hinter dem Luftaustrittsquerschnitt des Kühlers angeordnet sind und eine dem Fahrtwind gleichgerichtete Saugströmung erzeugen.

Eine derartige Gesamtanordnung mit Kühler und Lüfter ist z. B. aus der DE-OS 33 44 136 vorbekannt. Hierbei weist ein im Motorraum eines Kraftwagens angeordneter Querstrom­ kühler eine Rechteckform und der dahinterliegende Lüfter prinzipbedingt eine Kreisform auf, wobei der Durchmesser des Lüfters auf die Höhe des Kühlers abgestimmt ist. Da der Lüfter ferner mittig im Abluftstrom des Kühlers liegt, werden die beiden seitlichen Randflächen des Kühlers nicht von der Einströmöffnung des Lüfters überdeckt. Hierdurch ergibt sich bei reinem Lüfterbetrieb eine Saugströmung, die den Kühler ungleichmäßig beaufschlagt. Eine optimale Ausnutzung der Wärmetauscherfläche des Kühlers ist dadurch nicht möglich, so daß eine deutliche Überdimensionierung des Kühlers, der nach den ungünstigsten Betriebsbedingungen ausgelegt sein muß, kaum vermeidbar ist.

Diese ungünstigen Durchströmungsverhältnisse verschlech­ tern sich noch zunehmend, wenn der Lüfter zu einem Breiten­ ende des Kühlers hin seitlich versetzt angeordnet wird, oder wenn der Kühler bei gleichbleibender Höhe verbreitert wird.

Eine bei der bekannten Anordnung ebenfalls vorgesehene Kühlluftabdeckung mit radial angeordneten Lamellen liegt stromab des Lüfters und kann sich daher nicht günstig auf die Verteilung der Kühlerdurchströmung auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Kühlluftabdeckung für einen Fahrzeugkühler dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Durchströmung des Fahrzeugküh­ lers, dessen Durchströmungsquerschnitt nur in einer Er­ streckungsrichtung an den Lufteintrittsquerschnitt eines zugeordneten Lüfters angepaßt ist, im Saugluftbetrieb gleichmäßiger auf den Durchströmungsquerschnitt des Küh­ lers verteilt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs, wobei durch die Richtlamellen eine Umlenkung des zwischen diesen hindurchstreichenden Kühlluftstromes zum Lufteintritts­ querschnitt des Lüfters hin möglich ist.

Bei an die Höhe des Kühlers angepaßtem Lüfter müssen alle Schwenkachsen der Lamellen vertikal verlaufen. Ist der Lüfter gegenüber der Mitte des Kühler zu einem Ende der Kühlerbreitenerstreckung hin versetzt, so sind die schräg anstellbaren Lamellen der Kühlluftabdeckung im nicht vom Lüfter überdeckten Flächenbereich des Kühlers, also dem entgegengesetzten Ende der Kühlerbreitenerstreckung zugewandt anzuordnen. Demgegenüber wäre es bei mittig hin­ ter dem Kühler angeordneten Lüfter und beidseitig über­ stehendem Kühler zweckmäßig, beiden Breitenenden des Küh­ lers zugeordnet, jeweils einen Flächenabschnitt der Kühl­ luftabdeckung mit schräg anstellbaren Lamellen vorzusehen. Hierbei müßten die Richtlamellen in ihrer Durchlaßstellung beidseitig schräg auf den Abluftstrom der Kühlluft im Mit­ telbereich des Kühlers zulaufen.

Insgesamt ergibt sich jeweils im Zuge der Durchströmung der Kühlluftabdeckung eine mehr oder weniger starke aber dabei widerstandsarme Bündelung des Kühlluftstrahls, die auch im reinen Lüfterbetrieb eine gleichmäßigere Durch­ strömung des Randbereichs des Kühlers zur Folge hat. Dabei sind die geringen Verluste an Strömungsenergie auf die relativ flachen Umlenkwinkel der Richtlamellen zurückzu­ führen.

Um den Lüfter möglichst nah hinter der Kühlluftabdeckung anordnen zu können, sollte bei bezogen auf den Lüfterdurch­ messer überbreiten Kühlern neben dem Lufteintrittsquer­ schnitt des Lüfters eine Leitwand vorhanden sein, welche quer zur Abluftströmung der Richtlamellen steht, und die den auftreffenden Abluftstrom zum Lufteintrittsquerschnitt hinleitet. Falls konstruktiv möglich, sollte diese schräg auf den Lufteintrittsquerschnitt zu laufen, um unnötige Strömungswiderstände zu vermeiden.

Vorzugsweise gehört die Leitwand einer Lüfterhaube an, die den Abluftstrom des Kühlers kanalisiert, da hiermit auch eine verbesserte Saugleistung des Lüfters sichergestellt werden kann.

Aus den übrigen Ansprüchen geht eine vorteilhafte Hebel­ mechanik hervor, mit der sich alle Lamellen gleichzeitig verstellen lassen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert. Diese Darstellung zeigt jeweils schematisch in

Fig. 1 eine Draufsicht einer Kühlluftabdeckung in ihrer Einbaulage, und in

Fig. 2 einen Längenabschnitt einer Hebelmechanik zur Klappbetätigung der Lamellen.

Fig. 1 zeigt übersichtsmäßig ein Kühler-Lüfter-System 1, das in nicht dargestellter Weise hinter einer Lufteinlaß­ öffnung im Bug eines Kraftwagens angeordnet ist.

Das Kühler-Lüfter-System 1 umfaßt einen rechteckigen Küh­ ler 2, der in einer Querebene des Kraftwagens rechtwinklig zur Fahrtwindanströmung steht, eine flächenparallel unmit­ telbar hinter dem Luftaustrittsquerschnitt des Kühlers 2 befestigte Kühlluftabdeckung 3, einen in einem geringen Tiefenabstand zum Luftaustrittsquerschnitt der Kühlluftab­ deckung 3 hinter dieser liegenden Lüfter 4, und eine Lüfter­ haube 5, die den Kühlluftstrom zwischen dem Kühler 2 und dem Lüfter 4 umlaufend umschließt.

Der Durchmesser des Lüfters 4 entspricht in nicht sicht­ barer Weise etwa der Höhe des kühlluftdurchströmten Kühlerquerschnittes, und der Lufteintrittsquerschnitt des Lüfters 4 liegt dem Luftaustrittsquerschnitt des Kühlers 2 parallel gegenüber. Dabei ist der Lüfter 4 gegenüber der Kühlermitte so weit nach rechts versetzt, daß er einen rechtsseitigen Breitenabschnitt des luftdurchströmten Kühlerquerschnittes nahezu vollständig überdeckt. Ein linksseitiges Drittel des luftdurchströmten Kühlerquer­ schnittes ist demgegenüber durch eine quer zur Abluft­ strömung des Kühlers 2 stehende Leitwand 5 a überdeckt, die der Lüfterhaube 5 angehört. Diese Leitwand 5 a verläuft von der linken Randseite der Lüfterhaube 5 ausgehend unter einem extrem spitzen Winkel bezogen auf die Breiten­ erstreckungsrichtung des Kühlers 2 schräg nach rechts hinten auf die Lufteintrittsöffnung des Lüfters 4 zu, wo sie in einer Anschlußbefestigung an der Lüfterzarge endet.

Die Kühlluftabdeckung 3 besteht aus einer Vielzahl von Lamellen 3 a gleicher Abmessungen, die jalousieartig um vertikale Achsen, die in einer Ebene parallel zueinander verlaufen, schwenkbar in einem rechteckigen Halterahmen gelagert sind. Diese Lamellen 3 a befinden sich in ihrer Durchlaßstellung und lassen sich, wie an späterer Stelle noch näher erläutert werden wird, gemeinsam in eine Schließ­ stellung klappen, in der sie einander geringfügig über­ lappend eine geschlossene Abdeckwand bilden.

Da der Durchlaßquerschnitt der Kühlluftabdeckung 3 dem Luftaustrittsquerschnitt des Kühlers 2 entspricht, kann der Kühler 2 nur in der Durchlaßstellung der Lamellen 3 a von Kühlluft durchströmt werden.

Um in der Durchlaßstellung der Lamellen 3 a eine möglichst gleichmäßige Luftdurchströmung des Kühlers 2 zu ermögli­ chen, sind die zwischen dem Lüfter 4 und dem Kühler 2 lie­ genden Lamellen 3 a über ihre Breitenerstreckung gesehen senkrecht zur Kühlerebene ausgerichtet, während die der Leitwand 5 a gegenüberliegenden Lamellen 3 a′ schräg auf die Leitwand 5 a zu laufend angestellt sind. Dabei sind die schrägangestellten Lamellen 3 a′ zueinander fächerförmig angeordnet, wodurch sich der durchströmte Raum zwischen zwei benachbarten Lamellen 3 a′ jeweils in Strömungsrich­ tung keilförmig verjüngt. Die damit verbundene Richtwir­ kung der Lamellen 3 a′ bedingt, daß der zwischen den La­ mellen 3 a′ hindurchstreichende Flächenanteil der vom Kühler 2 abströmenden Kühlluft zum gerade durchströmenden Haupt­ strom der Kühlluft hin abgelenkt wird. Unterstützt durch die schräge Leitwand 5 a kann der Abluftstrom des Kühlers 2 somit bei minimalem Strömungswiderstand zum Lufteintritts­ querschnitt des Lüfters 4 gelangen.

Wie in Verbindung mit Fig. 2 deutlich erkennbar ist, sind alle Lamellen 3 a und 3 a′ über ihren Breitenquerschnitt spiegelsymmetrisch gestaltet, wobei sie im Mittelbereich ihre größte Dicke aufweisen und sich zu den Stirnkanten hin allmählich bis auf eine abgerundete Keilschneide ver­ jüngen. Dadurch ist jede Lamelle 3 a bzw. 3 a′ trotz ihrer aus Festigkeitsgründen nicht unerheblichen Dicke in ihrer Durchlaßstellung ein laminar umströmter Körper.

Zum Schließen der Kühlluftabdeckung 3 müssen die Lamellen 3 a und 3 a′ im Uhrzeigergegensinn um ihre Achse 6 geschwenkt werden, bis sie ihre durch unterbrochene Linien angedeutete Schließlage erreicht haben. Während hierzu für die Lamellen 3 a ein Klappwinkel von etwa 90 Grad erforderlich ist, redu­ ziert sich der Klappwinkel der Lamellen 3 a′ von rechts nach links auf etwa 45 Grad.

Um trotzdem einen gemeinsamen Schwenkantrieb der Lamellen 3 a und 3 a′ zu ermöglichen, sind die Klappwinkeldifferenzen durch einen entsprechenden Freilauf der Lamellen 3 a′ ge­ genüber der Antriebsbewegung berücksichtigt.

Zum Schwenkantrieb dient eine Hebelmechanik, die jeder Lamelle 3 a bzw. 3 a′ zugeordnet einen Übertragungshebel 7 aufweist, welcher jeweils an einer Mitnehmerstange 8 an­ gelenkt ist. Ferner ist die Mitnehmerstange 8 in nicht dargestellter Weise an einem linearen Stellmotor angelenkt, der in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur ange­ steuert ist und der eine Vorschubbewegung in Längsrichtung der Mitnehmerstange 8 auf diese ausübt.

Die Mitnehmerstange 8 verläuft hier oberhalb der Lamellen 3 a und 3 a′ hinter dem nicht sichtbaren oberen Rahmenbügel des Halterahmens, in dem die Lamellen 3 a und 3 a′ gelagert sind, also in einem Tiefenabstand zur Abdeckebene der Kühl­ luftabdeckung 3 horizontal. Dabei erstreckt sie sich über die gesamte Breite der Kühlluftabdeckung 3, wobei sie ent­ lang der Reihe der Lamellen 3 a eine konstante Breite auf­ weist und sich danach zunehmend verbreitert, bis etwa die doppelte Breite erreicht ist. Aus der Mitnehmerstange 8 sind, den Lamellen 3 a zugeordnet, Lagerbohrungen 9 aus­ gespart, während den Lamellen 3 a′ zugeordnet aus dem ver­ breiterten Längenabschnitt der Mitnehmerstange 8 Langlö­ cher 10 ausgespart sind. Die lichte Breite der Langlöcher 10 entspricht hierbei dem Durchmesser der Lagerbohrungen 9. In die Langlöcher 10 sowie in die Lagerbohrungen 9 greift jeweils ein Lagerbolzen 11 ein, der quer zur Schwenkebene der Übertragungshebel 7 vom hinteren Endbereich des zugeord­ neten Übertragungshebels 7 auskragt. Dabei sind die in die Langlöcher 10 eingreifenden Lagerbolzen 11 jeweils durch eine Schraubenzugfeder 12 in einer rechtsseitigen Endlage gehalten. Die Enden der Schraubenzugfedern 12 greifen hier­ zu gegenüber den Langlöchern 10 nach rechts versetzt an der Mitnehmerstange 8 an, während ihre entgegengesetzten Enden an den Lagerbolzen 11 eingehängt sind.

Da die lagerbolzenfernen Enden der Übertragungshebel 7 jeweils auf ihrer unteren Breitseite mit der oberen Schmal­ seite der Lamellen 3 a bzw. 3 a′ verbunden sind, wird jede Bewegung der Lagerbolzen 11 in Längsrichtung der Mitnehmer­ stange 8 in eine Drehbewegung der Lamellen 3 a und 3 a′ umge­ setzt.

Die Langlöcher 10 liegen zudem auf einer Kreisbahn um die zugeordnete Achse 6 und sind in ihrer Längenausdehnung jeweils auf die Klappwinkeldifferenz ihrer Lamellen 3 a, zu den Lamellen 3 a abgestimmt.

Bei einer Längsverschiebung der Mitnehmerstange 8 nehmen aufgrund der Zugkraft der Schraubenzugfedern 12 zunächst alle Lagerbolzen 9 an der Vorschubbewegung teil, wodurch über die Übertragungshebel 7 alle Lamellen 3 a und 3 a′ synchron nach links schwenken. Nach einem Klappwinkel von etwa 45 Grad hat die linke Lamelle 3 a′ bereits ihre Schließ­ lage erreicht, während die übrigen Lamellen 3 a′ und 3 a noch in einer Durchlaßstellung stehen. Da die linke Lamelle 3 a′ durch einen nicht dargestellten Anschlag in ihrer Schließlage gesperrt ist, nimmt sie nicht an der weiteren Vorschubbewegung der Mitnehmerstange 8 teil, sondern das zugeordnete Langloch 10 bewegt sich relativ zum korrespon­ dierenden Lagerbolzen 11 nach rechts, wobei die zugeordnete Schraubenzugfeder 12 der Relativbewegung entsprechend ge­ dehnt wird.

Beim weiteren Vorschub der Mitnehmerstange 8 schlagen zu­ nächst die weiteren Lamellen 3 a′ nacheinander an ihrer linksbenachbarten Lamelle 3 a′ an und sind somit gegen ein Weiterschwenken gesperrt. Der anschließende Freigang des Langloches 10 gegenüber dem zugeordneten Lagerbolzen 11 erfolgt jeweils in gleicher Weise wie bei der ganz links angeordneten Lamelle 3 a′ gegen die Längendehnung der zu­ geordneten Schraubenzugfeder 12.

Zuletzt erreichen die Lamellen 3 a alle gemeinsam ihre Schließstellung, wonach der Vorschub der Mitnehmerstange 8 beendet sind muß.

Falls als Antriebsmittel für die Mitnehmerstange 8 ein bistationärer Stellmotor verwendet wird, sind die Lamellen 3 a und 3 a′ in ihrer Durchlaßstellung sowie in ihrer Schließstellung über arretierte Endlagen des Stellmotors mitfixierbar.

Da die Vorschubbewegung der Mitnehmerstange 8 aufgrund ihrer reinen Drehanlenkung der Übertragungshebel 7 in den Lagerbohrungen 9 von einer Parallelverschiebung der Mit­ nehmerstange 8 überlagert ist, muß bei einem linearen Stellmotor eine Querbeweglichkeit möglich bleiben, die dem Schwingweg der Mitnehmerstange 8 angepaßt ist.

Die notwendige Querbeweglichkeit ließe sich bei einem Ar­ beitszylinder beispielsweise dadurch erzielen, daß ein Ende des Arbeitszylinders gelenkig an die Mitnehmerstange 8 und das andere Ende des Arbeitszylinders gelenkig an ein karosseriefestes Drehlager angeschlossen würde.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung könnten alle Schraubenzugfedern 12 auch von einer einzigen, nicht dar­ gestellten Zugfeder ersetzt sein. Hierzu müßten alle den schrägstehenden Lamellen 3 a′ zugeordneten Lagerbolzen 11 über die Zugfeder miteinander verbunden sein und die Zug­ feder müßte rechtsseitig der schrägstehenden Lamellen 3 a′ mit einem Ende an der Mitnehmerstange 8 unter einer Feder­ spannung gehalten sein.

Claims (8)

1. Kühlluftabdeckung für einen Fahrzeugkühler, bestehend aus in einer Abdeckebene jalousieartig aneinandergereihten Lamellen, die jeweils um zueinander parallele, sich quer zur Anströmrichtung der Kühlluft erstreckende Achsen wech­ selweise in eine Schließstellung und in eine Durchlaßstel­ lung schwenkbar sind, wobei die Lamellen in ihrer Durchlaß­ stellung über einen Flächenabschnitt der Kühlluftabdeckung parallel zur Anströmrichtung der Kühlluft angestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftabdeckung (3) in ihrer Flächenerstreckung an den Luftaustrittsquerschnitt des Kühlers (2) angepaßt, hinter diesem im lichten Querschnitt einer den Kühlluft­ strom zwischen dem Kühler (2) und einem Lüfter (4) um­ schließenden Lüfterhaube (5) angeordnet ist, die auf einer Ümfangsseite des Lüfters (4) eine querangeströmte Leitwand (5 a) umfaßt, wobei der Lufteintrittsquerschnitt des Lüf­ ters (4) und die Leitwand (5 a) der Kühlluftabdeckung (3) einander in einem Tiefenabstand gegenüberliegen, und daß der Leitwand (5 a) gegenüberliegende Lamellen (3 a′) der Kühlluftabdeckung (3) in ihrer Durchlaßstellung schräg zur Anströmrichtung der Kühlluft angestellt sind, wobei sie sich in Richtung des Lüfters (4) erstrecken.

2. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (5 a) schräg auf den Lufteintrittsquer­ schnitt des Lüfters (4) zu läuft.

3. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle schräg ausgerichteten Lamellen (3 a′) bezogen auf ihre Schließstellung unterschiedliche Aufstellwinkel auf­ weisen.

4. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstellwinkel der Lamellen (3 a′) mit zunehmender Entfernung derselben vom Lüfter (4) abnimmt.

5. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Aufstellwinkel unter im wesentlichen konstan­ ter Abstufung reduziert.

6. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lamellen (3 a, 3 a′) der Kühlluftabdeckung (3) über eine Hebemechanik gemeinsam verstellbar sind.

7. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelmechanik, jeder Lamelle (3 a, 3 a′) zugeordnet, einen Übertragungshebel (7) aufweist, der drehfest mit einem Ende der zugeordneten Lamelle (3 a, 3 a′) verbunden ist, und der quer zur Schwenkachse (6) von dieser abragt, wobei alle Übertragungshebel (7) in einer Schwenkebene angeordnet sind, daß die schwenkachsenfernen Enden der Übertragungshebel (7) an einer Mitnehmerstange (8) ange­ lenkt sind, und daß die Mitnehmerstange (8) zum Verstellen der Lamellen (3 a, 3 a′) in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist.

8. Kühlluftabdeckung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklängen aller Übertragungshebel (8) über­ einstimmen, daß die Übertragungshebel (8) jeweils mit ei­ nem Lagerbolzen (11) an der Mitnehmerstange (8) angelenkt sind, der in eine zugeordnete Lageröffnung der Mitnehmer­ stange (8) eingreift, wobei alle Lageröffnungen der par­ allel zur Anströmrichtung der Kühlluft angestellten La­ mellen (3 a) paßgenaue Lagerbohrungen (9) sind, und wobei alle Lageröffnungen der schräg angestellten Lamellen (3 a,) in ihrer Ausdehnung auf ihre jeweilige Klappwinkeldiffe­ renz zu den parallel angestellten Lamellen (3 a) abgestimmte Langlöcher (10) sind, in denen der zugeordnete Lagerbolzen (11) unter einer Federbelastung in einer der Durchlaßstel­ lung der Lamelle (3 a′) entsprechenden Endlage gehalten ist.