DE69200726T2

DE69200726T2 - Drehklappeneinrichtung zur Regelung des Luftstromes durch einen Wärmetauscher.

Info

Publication number: DE69200726T2
Application number: DE69200726T
Authority: DE
Inventors: Thierry Collette
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2012-02-15
Also published as: FR2671865A1; FR2671865B1; DE69200726D1; US5141026A; EP0500430A1; EP0500430B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehklappeneinrichtung zur Regelung des Luftstromes durch einen Warmetauscher, insbesondere durch den Kühler eines Kraftfahrzeugmotors.
Es ist bekannt, auf der Strömungsbahn des Luftstroms durch einen derartigen Kühler eine Mehrzahl von Klappen anzuordnen, die drehbar um parallele Achsen eingebaut und durch Betätigungsmittel angetrieben werden, die ein geradlinig bewegliches Organ umfassen, an dem eine Mehrzahl von Nockenbahnen mit ausgewählten Formen angeordnet sind, die jeweils einen drehfest mit einer Klappe verbundenen Nocken aufnehmen können.
Eine derartige Regelungseinrichtung mit Drehklappen ist insbesondere aus der FR-A-2 191 493 bekannt.
Desweiteren ist aus der DE-A-3 836 374, die dem Oberbegriff des Hauptanspruchs entspricht, die Verwendung von Betätigungsmitteln bekannt, die ein bewegliches Organ umfassen, an dem sich eine Mehrzahl von Nockenbahnen mit ausgewählten Formen befinden, die jeweils einen drehfest mit einer Klappe verbundenen Nocken aufnehinen können und deren Nocken über Federn mit dem beweglichen Organ verbunden sind.
Daraus ergeben sich einige Nachteile. Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit großer Geschwindigkeit fährt, können Schwierigkeiten beim Öffnen oder Schließen der Klappen auftreten, was einerseits mit dem gleichzeitig auf alle Klappen ausgeübten Luftdruck und andererseits mit der durch die Federn auf die Nocken ausgeübten Kraft zusammenhängt.
Dieser Nachteil tritt hauptsächlich auf, wenn die Klappen geschlossen sind, da dann, bezogen auf die Strömungsrichtung des Luftstroms, ein hoher Druckunterschied zwischen den Bereichen vor und hinter den Klappen vorliegt.
Um diesen Druckunterschied zu überwinden, ist es notwendig, ausreichend leistungsstarke Betätigungsmittel vorzusehen, die einen entsprechend großen Platzbedarf und hohe Energiekosten aufweisen.
Der Zweck der Erfindung besteht insbesondere darin, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
Dazu schlägt sie eine Regelungseinrichtung der eingangs genannten Art vor, bei der die Nockenbahnen zumeist die Form eines L mit einem zur Bewegungsrichtung des beweglichen Organs in etwa parallelen Schenkel und einem zur Bewegungsrichtung des beweglichen Organs in etwa senkrechten Schenkel aufweisen, wobei die zur Bewegungsrichtung in etwa parallelen Schenkel nicht alle die gleiche Länge besitzen, wobei das Organ nur in einer Richtung beweglich ist und dabei durch Führungsmittel geführt wird und wobei die Nocken auf dem beweglichen Organ frei angeordnet sind.
Auf diese Weise kann die Drehung jeder der Klappen nach einem genau vorgegebenen Verlauf gesteuert werden, wobei insbesondere ein progressives Öffnen und ein progressives Schließen der Klappen herbeigeführt werden kann.
Die Klappen können nacheinander statt gleichzeitig wie bei den früheren Einrichtungen betätigt werden. Von daher entfällt die Notwendigkeit, besonders leistungsstarke Betätigungsmittel vorzusehen, wie dies bei den Einrichtungen nach dein bisherigen Stand der Technik der Fall war.
Das bewegliche Organ ist vorzugsweise in einer Richtung verschiebbar, die rechtwinklig zu jeder der Drehachsen der Klappen und in einem gleichbleibenden Abstand von jeder dieser Achsen verläuft.
Für den Fall, daß die Drehachsen der Klappen in der gleichen Ebene liegen, ist das bewegliche Organ in einer Richtung geradlinig verschiebbar, die parallel zu der genannten Ebene verläuft.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die Einrichtung Führungsmittel zur geradlinigen Führung des beweglichen Organs.
Dieses bewegliche Organ wird vorteilhafterweise in Form einer länglichen Platte ausgeführt, wobei die Führungsmittel dann einen Längsschlitz umfassen, der in der Platte angebracht ist und durch den die Drehachsen der Klappen hindurchgehen.
Für den Fall, daß es sich bei dem beweglichen Organ um eine längliche Platte handelt, bestehen die Nockenbahnen vorteilhafterweise aus Schlitzen, die in der Platte vorgesehen sind.
Die Nocken bestehen vorzugsweise jeweils aus einem Zapfen, der drehfest mit einem an der Drehachse einer Klappe verkeilten Kurbelarm verbunden ist.
Die Nockenbahnen und die Radien der Kurbelarme werden so ausgewählt, daß sich die Klappen jeweils unter der Einwirkung des beweglichen Organs entsprechend einem vorgegebenen Verlauf drehen können.
Wenn die Schlitze insbesondere eine L-Form aufweisen, haben die beiden Schenkel der L-Form der verschiedenen Schlitze nicht notwendigerweise die gleiche Länge, wobei einer der Schenkel des L eines Schlitzes einen Wert gleich Null haben kann.
In der nachstehend nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, auf der folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt einen auseinandergezogenen Perspektivschnitt einer erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung, die vor einem Kühler angeordnet ist.
- Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der Einrichtung von Figur 1 mit Darstellung der Position der Klappen und ihrer Betätigungsmittel in einer Schließstellung.
- Figur 3 zeigt eine entsprechende Ansicht wie Figur 2 in einer Öffnungsstellung.
- Figur 4 zeigt eine partielle Seitenansicht einer Klappe und ihrer Betätigungsmittel.
Es wird zunächst auf Figur 1 Bezug genommen, die eine erfindungsgemäße Regelungseinrichtung 10 zeigt, die vor einem Kühler 12, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, angeordnet ist. Die Einrichtung 10 wird von einem Luftstrom in der durch die Pfeile F angedeuteten Richtung durchströmt, wobei dieser Luftstrom anschließend durch den Kühler 12 hindurchgeht, um auf an sich bekannte Weise ein Wärmeträgermedium zu kühlen, beispielsweise die Kühlflüssigkeit des Fahrzeugmotors.
Die Einrichtung 10 umfaßt ein Gestell, das aus zwei rechteckigen Rahmen 14 und 16 besteht, die als Halterung für eine Mehrzahl von Klappen 18&sub1;, 18&sub2;, ..., 18n dienen, die drehbar um ihre zugehörigen Achsen 20&sub1;, 20&sub2;, ..., 20n angebracht sind. Die Drehachsen 20&sub1; bis 20n sind parallel zueinander und im vorliegenden Beispiel in der Horizontalen angeordnet. Die beiden rechteckigen Rahmen 14 und 16 umfassen insbesondere zwei vertikale Ständer 22 und 24 (erkennbar in Figur 1) sowie zwei weitere vertikale Ständer, die in dieser Figur nicht dargestellt sind. Der Ständer 22 enthält halbkreisförmige und achsparallele Einschnitte 26&sub1;, 26&sub2;, ..., 26n, während der Ständer 24 entsprechend ebenfalls kreisförmige und achsparallele Einschnitte 28&sub1;, 28&sub2;, ..., 28n umfaßt. Alle diese Einschnitte sind in gleichem Abstand zueinander angeordnet. Wenn die rechteckigen Rahmen 14 und 16 aneinander angenähert werden, werden die Drehachsen 20&sub1;, 20&sub2;, ..., 20n der Klappen 18&sub1;, 18&sub2;, ..., 18n jeweils in den zylindrischen Aufnahmen eingesetzt, die auf diese Weise durch die Zusammenfügung der Einschnitte gebildet werden.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, besteht natürlich die Möglichkeit, den Einbau der Achsen der Klappen durch andere bekannte Mittel vorzunehmen.
Erfindungsgemäß werden die Klappen 18&sub1;, bis 18n durch Mittel betätigt, durch die sie nach einem vorgegebenen Verlauf gedreht werden können. Im übrigen ist in Figur 1 zu erkennen, daß die Klappe 18&sub1; offen ist, während die Klappe 18&sub2; etwas weniger als die Klappe 18&sub1; geöffnet ist, und so weiter, und daß die Klappe 18n schließlich vollständig geschlossen ist.
Es wird nun auf Figur 2 Bezug genommen, in der sich die Klappen 18&sub1; bis 18n alle in geschlossener Position befinden.
In der dargestellten Ausführungsform befinden sich die Drehachsen 20&sub1; bis 20n der Klappen 18&sub1; bis 18n in der gleichen Ebene, wobei das Drehen der Klappen über ein bewegliches Organ 30 erfolgt, das geradlinig in einer Richtung G verschiebbar ist, die rechtwinklig zu jeder der Achsen 20&sub1; bis 20n und parallel zu der Ebene verläuft, die diese Achsen enthält.
Das bewegliche Organ 30 hat die Form einer allgemein rechtwinkligen länglichen Platte, die durch zwei gegenüberliegende größere Seiten 32 und 34 und zwei gegenüberliegende kleinere Seiten 36 und 38 begrenzt wird. Die Platte des beweglichen Organs umfaßt einen Längsschlitz 40, der durch zwei Kanten 42 und 44 begrenzt wird, die parallel zueinander und parallel zu den Kanten 32 und 34 der Platte verlaufen. Die Kanten 42 und 44 umschließen einen Zwischenraum, dessen Breite etwas größer als der Durchmesser der Drehachsen der Klappen ist. Die Kanten 42 und 44 sind auf der Seite der Kante 38 durch eine kreisbogenförmige Kante 46 miteinander verbunden. An ihrem anderen Ende führen die Kanten 42 und 44 zu der Kante 36 der Platte. Durch den Längsschlitz 40 gehen die Drehachsen der Klappen hindurch, wodurch die geradlinige Führung des beweglichen Organs 30 ermöglicht wird, das sich dadurch in Richtung des Pfeils G hin- und herbewegen kann. Diese geradlinige Bewegung kann durch jedes geeignete Mittel herbeigeführt werden, beispielsweise durch einen Seilzug, eine wärmeempfindliche Wachskapsel usw.
Das bewegliche Organ 30 trägt eine Mehrzahl von Nokkenbahnen 48&sub1;, 48&sub2;, ..., 48n, die zumeist aus einem Schlitz mit spezifischer L-Form bestehen, der in der Platte vorgesehen ist. Jede der Nockenbahnen umfaßt einen Schenkel 50&sub1;, 50&sub2;, ..., 50n, der in etwa parallel zur Bewegungsrichtung G verläuft, wobei die Länge des Schenkels 50&sub1; im Falle der Figuren einen Wert gleich Null hat, und einen Schenkel 52&sub1;, 52&sub2;, ..., 52n, der in etwa senkrecht zur Richtung G verläuft. Die Länge der Schenkel ist für jeden der Schlitze entsprechend angepaßt.
So nimmt die Länge der Schenkel 50&sub1;, 50&sub2;, ..., 50n von der Nockenbahn 48&sub1; bis zur Nockenbahn 48n fortschreitend zu, wohingegen die Länge der Schenkel 52&sub1;, 52&sub2;, ..., 52n von der Nockenbahn 48&sub1; bis zur Nockenbahn 48n fortschreitend abnimmt. Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird davon ausgegangen, daß sich der Schenkel 50&sub1; am Ende des Schenkel 52&sub1; befindet und daß seine Länge gleich der Breite des Schenkels 52&sub1; ist.
Wie im folgenden deutlich wird, bilden die Schenkel 50&sub2; bis 50n eine Leerhubbahn, während die Schenkel 51&sub1; bis 52n Betätigungsbahnen bilden, die auf die Drehung der Klappen einwirken.
Jede der Achsen 20&sub1; bis 20n ist an einem ihrer Enden mit einem Kurbelarm 54&sub1; bis 54n versehen (Figuren 2, 3 und 4), wobei jeder Kurbelarm wiederum mit einem Zapfen 56&sub1; bis 56n versehen ist. Diese Zapfen können jeweils in die Nockenbahnen 48&sub1; bis 48n eingreifen, die sich an dem beweglichen Organ 30 befinden. Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, nimmt der Radius des Kurbelarms (zwischen der Drehachse und dem Zapfen) vom Kurbelarm 54&sub1; bis zum Kurbelarm 54n fortschreitend ab.
In der Schließstellung der Klappen (Figur 2) befinden sich die Zapfen 56&sub1; bis 56n jeweils in Endstellung in den Schenkeln 50&sub1; bis 50n der Nockenbahnen. Die Klappen befinden sich in Schließstellung, wobei sie sich aufgrund ihrer besonderen Form wechselseitig überlagern. Wenn mit der Verschiebung des beweglichen Organs in Richtung des Pfeils G oben in der Figur begonnen wird, werden die Zapfen 56&sub1; bis 56n jeweils in den Schenkeln 50&sub1; bis 50n geführt. Solange sich die Zapfen in den Schenkeln 50&sub1; bis 50n, die Leerhubbahnen bilden, bewegen, drehen sich die Klappen nicht. Da die Schenkel 50&sub1; bis 50n unterschiedliche Längen haben, beginnt sich die Klappe 18&sub1; als erste zu drehen, insoweit die Länge des Schenkels 50&sub1; vernachlässigbar bzw. gleich Null ist. Anschließend drehen sich die anderen Klappen 18&sub2;, ..., 18n nacheinander ab dem Zeitpunkt, zu dem der entsprechende Zapfen in den anderen Schenkel 52&sub1; bis 52n eingreift. Demzufolge bilden die Schenkel 50&sub2; bis 50n Leerhubschenkel, während die Schenkel 52&sub1; bis 52n Betätigungsschenkel bilden, die positiv auf die Drehnung der Klappen einwirken.
Durch eine entsprechende Auswahl der jeweiligen Formen der Nockenbahnen 48&sub1; bis 48n sowie der Längen der Kurbelarme 54&sub1; bis 54n kann ein besonderer Drehungsverlauf nach Maßgabe der gewünschten Verwendung festgelegt werden.
In der Position von Figur 3 haben sich praktisch alle Klappen um einen bestimmten, jedesmal anderen Winkel gedreht, jedoch mit Ausnahme der letzten Klappen.
Wenn das bewegliche Organ seine Endstellung erreicht hat, haben sich alle Klappen um einen bestimmten Winkel gedreht, der nicht zwangsläufig für jede der Klappen identisch ist.
Natürlich besteht die Möglichkeit, die Formen der Nockenbahnen und die Radien der Kurbelarme so auszuwählen, daß sich ein anderer Drehungsverlauf ergibt.
Außerdem ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern sie umfaßt auch andere Varianten, die alle in den nachfolgenden Ansprüchen enthalten sind.
So besteht beispielsweise die Möglichkeit, nach den gleichen Prinzipien eine Regelungseinrichtung auszuführen, bei der die Achsen der Klappen zwar parallel zueinander verlaufen, aber nicht in der gleichen Ebene angeordnet sind.

Claims

1. Einrichtung zur Regelung des Luftstroms durch einen Wärmetauscher, bestehend aus einer Mehrzahl von Klappen (18&sub1; bis 18n), die drehbar um parallele Achsen (20&sub1; bis 20&sub2;) angebracht sind und durch Betätigungsmittel angetrieben werden, die ein geradlinig bewegliches Organ (30) mit einer Mehrzahl von Nockenbahnen (48&sub1; bis 48n) in ausgewählten Formen umfassen, die jeweils einen Nocken (56&sub1; bid 56n) aufnehmen können, der drehfest mit einer Klappe (18&sub1; bis 18n) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahnen (48&sub1; bis 48n) zumeist die Form eines L mit einem zur Bewegungsrichtung des beweglichen Organs (30) in etwa parallelen Schenkel (50&sub1; bis 50n) und einem zur Bewegungsrichtung des beweglichen Organs (30) in etwa senkrechten Schenkel (52&sub1; bis 52n) aufweisen, daß die zur Bewegungsrichtung in etwa parallelen Schenkel (50&sub1; bis 50n) nicht alle die gleiche Länge besitzen, daß das Organ (30) nur in einer Richtung beweglich ist und dabei durch Führungsmittel (40) geführt wird und daß die Nocken (56&sub1; bis 56n) auf dem beweglichen Organ (30) frei angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ (30) in einer Richtung verschiebbar ist, die rechtwinklig zu jeder der Achsen (20&sub1; bis 20n) und in einem gleichbleibenden Abstand von jeder dieser Achsen verläuft.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (20&sub1; bis 20n) der Klappen in der gleichen Ebene liegen und daß das bewegliche Organ (30) in einer Richtung geradlinig verschiebbar ist, die parallel zu der genannten Ebene verläuft.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß es sich bei dem beweglichen Organ (30) um eine längliche Platte handelt und daß die Führungsmittel einen Längsschlitz (40) umfassen, der in der Platte angebracht ist und durch den die Drehachsen (20&sub1; bis 20n) der Klappen (18&sub1; bis 18n) hindurchgehen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem beweglichen Organ (30) um eine längliche Platte handelt, daß die Nockenbahnen (48&sub1; bis 48n) durch Schlitze gebildet werden, die in der Platte angebracht sind, und daß die Nocken jeweils aus einem Zapfen (56&sub1; bis 56n) bestehen, der fest mit einem an der Drehachse einer Klappe verkeilten Kurbelarm (54&sub1; bis 54n) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahnen (48&sub1; bis 48n) und die Radien der Kurbelarme (54&sub1; bis 54n) so ausgewählt werden, daß sich die Klappen (18&sub1; bis 18n) unter der Einwirkung des beweglichen Organgs (30) entsprechend einem vorgegebenen Verlauf drehen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel der L-Form der Nockenbahnen (48&sub1; bis 48n) nicht alle die gleiche Länge haben und daß einer der Schenkel (50&sub1;) einer Nockenbahn (48&sub1;) einen Wert gleich Null haben kann.