DE10047952A1 - Absperranordnung für einen Wasserkühler eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Bei der Absperranordnung für einen Wasserkühler eines Kraftfahrzeugs ist die mit radialen Klappen versehene Absperrvorrichtung zwischen der Zarge und dem Elektrolüfter angeordnet. Der Verstellring für die Klappen befindet sich hinter der Ebene der Klappenlagerung, wodurch die Absperranordnung eine geringere Bautiefe erhält und die Anströmfläche des Kühlers vergrößert ist, da der Verstellring nicht den Zustrom der Kühlluft aus seitlichen Kühlerbereichen beeinträchtigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperranordnung für einen Wasserkühler eines Kraftfahrzeugs, mit einer Absperrvorrichtung und einem Elektrolüfter, die an einer Zarge befestigt sind, die hinter dem Wasserkühler angebracht sind, wobei die Absperrvorrichtung radial angeordnete Klappen enthält, die mit Zapfen außen in einem Absperring und innen in einem Lagerring und außerdem mit Verstellzapfen in einem Verstellring gelagert sind und wobei der Verstellring durch eine Betätigungseinrichtung drehbar ist, um die Klappen zu öffnen oder zu schließen.

Eine derartige Absperranordnung ist ein Bestandteil des Küh­ lungsmanagementsystems eines Kraftfahrzeugs und dient dazu, den Luftdurchsatz durch den Kühler den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend einzustellen. Bei geschlossener Absperrvorrichtung wird der Luftdurchsatz drastisch verringert, wodurch der Verbrennungsmotor rascher seine Betriebstemperatur erreicht und der Innenraum des Kraftfahrzeugs in kürzerer Zeit erwärmt wird. Außerdem reduziert eine geschlossene Absperrvorrichtung den c_w-Wert eines Kraftfahrzeugs und trägt zur Dämmung der Motorgeräusche bei.

Nach Erhalt eines Steuersignals dreht die Betätigungseinrichtung den Verstellring, wobei der Drehwinkel proportional zur Höhe des Steuersignals ist. Im Verstellring werden die Steuerzapfen der Klappen geführt, wodurch diese um einen definierten Winkel geschwenkt und damit der Luftdurchsatz verändert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperranordnung der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß die Bautiefe der Anordnung, d. h. ihre in Fahrtrichtung liegenden Abmessungen verringert sind und/oder die Kühlleistung der Anordnung erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Absperranordnung ist der Elektrolüfter in Fahrtrichtung gesehen hinter der Absperrvorrichtung angeordnet, und der Verstellring liegt hinter der Ebene der Lagerung der Klappen. Durch die Anordnung der Absperrvorrichtung vor dem Elektrolüfter ergibt sich ein geringerer Platzbedarf in der nachfolgend als X- Richtung bezeichneten Fahrtrichtung hinter dem Kühler. Dadurch, daß der Verstellring hinter der Klappenlagerung liegt, beeinträchtigt dieser bei geöffneten Klappen nicht den Zustrom der Kühlluft aus den seitlichen Kühlerbereichen, so daß die Anströmfläche des Kühlers vergrößert ist und die außerhalb der von der Absperrvorrichtung überdeckten Fläche liegenden Bereiche des Kühlers besser genutzt werden. Die Kühlluftzufuhr und damit die Kühlleistung des Systems werden damit optimiert.

Wenn auf diese erhöhte Kühlleistung verzichtet werden kann, kann die Einbauhöhe um den lichten Abstand, durch den anderenfalls die seitliche Kühlluftzufuhr erfolgt, verringert werden, wodurch die Bautiefe der gesamten Anordnung beträchtlich verringert werden kann.

Die Verstellzapfen können an der äußeren Randkante der Klappen angeordnet sein, so daß die Klappen in einen äußeren Verstellring eingreifen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, daß die Verstellzapfen an den inneren Randkanten der Klappen angeordnet sein können, womit der Verstellring radial innen an dem Lagerring angeordnet ist. Die Verstellzapfen sind zweckmäßigerweise an der Randkante der hinteren Klappenhälfte angespritzt.

Weiter wird mit großem Vorteil vorgeschlagen, daß der Verstellring radial innen eine schräg nach hinten weisende Kante aufweist. Hierdurch wird verhindert, daß Kühlluft zwischen dem umlaufenden Bund am Lüfterrad und dem Absperring zurückströmt, wodurch die Kühlleistung beeinträchtigt würde.

Wenn der Verstellring - wie oben erwähnt - die Klappen an inneren Verstellzapfen hält, hat dies ebenfalls den Vorteil, daß der Zustrom der Kühlluft aus den seitlichen Kühlerbereichen nicht beeinträchtigt wird.

Mit großem Vorteil wird weiter vorgeschlagen, daß die Verstellzapfen nicht - wie dies bisher bekannt ist - in Bohrungen des Verstellrings eingreifen, sondern sie sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in Steuerschlitzen geführt, die bei der Klappenverstellung eine Bewegung des Verstellrings in x-Richtung vermeiden. Diese Steuerschlitze haben die Form geradliniger Langlöcher. Durch diese Ausbildung kann der Abstand zwischen dem Verstellring und dem Lüfterrad auf einen für die Rückstromsperre optimalen Abstand eingestellt werden, der über den gesamten Stellweg konstant ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung besteht die Betätigungseinrichtung für den Verstellring aus einer Stellmotor-Thermostat- Kombination. Hierzu wird vorgeschlagen, daß der Thermostat fest mit dem Absperring oder der Zarge verbunden ist, während der Stellmotor gegen Federkraft verschiebbar auf dem Absperring oder der Zarge gelagert ist und über einen Hebel den Verstellring betätigt.

Die Anordnung eines Verstellmotors ermöglicht eine stufenlose Drehung des Verstellrings, die nicht nur von der Motortemperatur gesteuert wird, wie dies bei einem Thermostaten der Fall ist, sondern es können auch weitere Steuergrößen einbezogen werden. Außerdem wird erfindungsgemäß eine Positionserkennung mit Lagerückmeldung, beispielsweise über Potentiometer ermöglicht.

Bei einem Ausfall des Betätigungselementes muß das Absperrsystem geöffnet sein oder werden, bevor der Verbrennungsmotor überhitzt wird. Dies wird erfindungsgemäß durch den Thermostaten bewerkstelligt.

Wenn der Stellmotor bei geschlossenem Absperrsystem ausfällt, erwärmt sich aufgrund der verminderten Luftzufuhr das Kühlmittel. Bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur dehnt sich das Wachselement des Thermostats aus und verschiebt den Motor über eine Hubstange derart, daß der Verstellring gedreht wird und die Klappen öffnet.

Fällt der Stellmotor bei geöffnetem Absperrsystem aus - wobei der Verstellring an dem zugehörigen Anschlag anliegt - und wird die Ansprechtemperatur des Thermostats erreicht, dann nimmt eine erfindungsgemäß im Thermostat integrierte Überhubfeder die Ausdehnung des Wachselementes auf.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Stellhebel des Stellmotors beim Drehen des Verstellrings eine Rotationsbewegung ausführen, die sich bevorzugt über einen Winkel von etwa 90° erstreckt, wenn der Verstellring zwischen der Stellung "geschlossen" und der vollständigen Öffnungsstellung gedreht wird. Hierzu hat der Stellhebel die Form einer Kurbel, deren parallel zur Motordrehachse verlaufender Abschnitt in eine Bohrung des Verstellrings eingreift.

Durch diese Ausgestaltung ist ein kleineres Drehmoment zur Betätigung des Verstellrings erforderlich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Absperranordnung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen weitgehend schematischen Vertikalschnitt durch die Absperranordnung, teilweise in Ansicht dargestellt;

Fig. 2 eine Rückansicht der Absperranordnung gemäß Fig. 1, wobei das Lüfterrad weggelassen ist;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs der Fig. 1;

Fig. 4 den Eingriff des Verstellzapfens einer Klappe in den Verstellring in schematischer Darstellung und

Fig. 5A bis 5C eine Ausführungsform des Eingriffs des Stellhebels des Stellmotor in den Verstellring.

Fig. 1 zeigt eine Zarge 1, die hinter einem nicht dargestellten Wasserkühler eines Kraftfahrzeugs angebracht wird und einen äußeren Absperring 2 sowie einen zweiteiligen inneren Lagerring 3a und 3b trägt. Auf dem hinteren Lagerring 3b ist der insgesamt mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnete Elektrolüfter gelagert, dessen nähere Ausbildung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht von Interesse ist. Zwischen dem Elektrolüfter 4 und der Zarge 1 befindet sich die Absperrvorrichtung, die radiale Klappen 5 enthält, die mittels äußerer Lagerzapfen 6 in dem Absperring 2 und innerer Lagerzapfen 7 in dem zusammengesetzten inneren Lagerring 3a, 3b gelagert sind (siehe insbesondere Fig. 3).

Die Klappen 5 sind im hinteren Bereich ihrer äußeren Randkante 8 mit jeweils einem Verstellzapfen 9 versehen, der in einen Verstellring 10 eingreift, der von einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 (Fig. 2) bezeichneten Betätigungs­ einrichtung drehbar ist, um die Klappen 5 zu öffnen oder zu schließen.

Der Verstellring 10 befindet sich damit hinter der durch die Lagerzapfen 6 und 7 definierten Ebene der Lagerung der Klappen, wodurch sich ein geringerer Platzbedarf in Richtung des Pfeils X in Fig. 3 hinter dem Kühler ergibt. Außerdem beeinträchtigt der Verstellring 10 bei geöffneten Klappen 5 nicht den Zustrom von Kühlluft aus seitlichen Kühlerbereichen, wobei dieser Kühlluftstrom in Fig. 3 durch den Pfeil KL angedeutet ist.

In Kombination mit der Anordnung der Absperrvorrichtung vor dem Elektrolüfter 4 kann somit entweder bei gleicher Bauhöhe die Anströmfläche vergrößert werden, womit die Kühlluftzufuhr und somit die Kühlleistung des Gesamtsystems optimiert sind, oder es kann bei gleicher Kühlleistung des Systems die erforderliche Einbauhöhe um den Abstand h in Fig. 3 verringert werden.

Der Absperring 10 hat radial innen eine schräg nach hinten weisende Kante 11, die verhindert, daß Kühlluft zwischen dem umlaufenden Bund 12 am Lüfterrad 13 und dem Absperring 2 zurückströmt.

Die Betätigungseinrichtung 11 für den Verstellring enthält einen gegen die Kraft einer Feder 14 verschieblich auf einem seitlichen Flansch 16 des Absperrings 2 angebrachten Stellmotor 15, der mit dem abgewinkelten Ende eines Hebels 17 in den Verstellring 10 eingreift, sowie einen unverschieblich auf dem Flansch 16 befestigten Thermostaten 18, der über eine Hubstange 19 unter Zwischenschaltung einer nicht dargestellten Überhubfeder mit dem Stellmotor 15 verbunden ist. Die Feder 14 kann aber auch entfallen.

Wenn der Hebel 17 geradlinig ausgefahren oder eingezogen wird, um den verstellring 10 zu drehen, hält die Feder 14 den Stellmotor in Folge ihrer Federkraft feststehend auf dem Flansch 16.

Wenn der Stellmotor 15 bei geschlossenem Absperrsystem ausfällt und sich bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur das Wachselement des Thermostats 18 ausdehnt, verschiebt die Hubstange 19 den Stellmotor 15 gegen die Kraft der Feder 14 so, daß der Hebel 17 den Verstellring 10 dreht und die Klappen 5 öffnet.

Wenn der Stellmotor 15 bei geöffnetem Absperrsystem ausfällt, nimmt die in den Thermostaten integrierte Überhubfeder die Ausdehnung des Wachselementes auf.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform greift der Verstellzapfen 9 der Klappe 5 des Stellmotors in ein geradliniges Langloch 22 in dem Verstellring 10 ein, wodurch bei der Klappenverstellung eine Bewegung des Verstellrings 10 in X- Richtung vermieden ist.

In den Fig. 5A bis 5C greift ein Hebel 23 des Stellmotors 20 mit seinem abgewinkelten Endabschnitt 24 in eine bevorzugt kreisförmige Bohrung des Verstellrings 10 ein. Der kurbelförmige Hebel 23 ist - wie Fig. 5B andeutet - mit der Motorwelle 25 verbunden und führt - wie Fig. 5C zeigt - eine Drehung von etwa 90° aus, um den Verstellring von der geschlossenen Klappenstellung in die offene Klappenstellung zu drehen. Durch diese Art der Koppelung benötigt der Stellmotor ein geringeres Drehmoment zum Drehen des Verstellrings.

Claims (8)

1. Absperranordnung für einen Wasserkühler eines Kraftfahrzeugs, mit einer Absperrvorrichtung und einem Elektrolüfter, die an einer Zarge befestigt sind, die hinter dem Wasserkühler angebracht wird, wobei die Absperrvorrichtung radial angeordnete Klappen enthält, die mit Lagerzapfen außen in einem Absperring und innen in einem Lagerring gelagert sind und außerdem mit Verstellzapfen in einen Verstellring eingreifen, wobei der Verstellring durch eine Betätigungseinrichtung drehbar ist, um die Klappen in eine Öffnungsstellung oder Schließstellung zu verschwenken, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung zwischen der Zarge (1) und dem Elektrolüfter (4) angeordnet ist und daß die Verstellzapfen (9) hinter den Lagerzapfen (6) angebracht sind, wodurch der Verstellring (10) hinter der Ebene der Lagerung der Klappen (5) angeordnet ist.

2. Absperranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellzapfen (9) an der Randkante (8) der hinteren Klappenhälfte angespritzt sind.

3. Absperranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellzapfen (9) an der äußeren Randkante (8) angesetzt sind.

4. Absperranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellzapfen an der inneren Randkante der Klappen angesetzt sind.

5. Absperranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellring (10) radial innen eine schräg nach hinten weisende Kante (11) aufweist.

6. Absperranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellzapfen (9) in Langlöcher (22) des Verstellrings (10) eingreifen.

7. Absperranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (11) für den Verstellring (10) einen gegen Federkraft verschiebbar angeordneten Stellmotor (15), der über einen Hebel (17) mit dem Stellring (10) verbunden ist, und ein unverschieblich angeordnetes Thermostat-Stellglied (18) enthält, das über eine Hubstange (19) unter Zwischenschaltung einer Überhubfeder mit dem Stellmotor (15) in Verbindung steht.

8. Absperranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (23) des Stellmotors beim Verstellen des Stellrings (10) eine Drehbewegung ausführt.