DE102022116501B4

DE102022116501B4 - Verschlussvorrichtung und Luftströmeinrichtung

Info

Publication number: DE102022116501B4
Application number: DE102022116501.9A
Authority: DE
Inventors: Tim Biberacher; Tobias Hegedusch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2042-07-02
Also published as: CN117325609A; US20240001733A1; DE102022116501A1

Abstract

Verschlussvorrichtung (10) für einen Fluiddurchgang (9), mit einem Schließkörper (20), der in dem Fluiddurchgang (9) angeordnet ist, wobei der Schließkörper (20) ein definiert verformbares Grundgerüst (11) aufweist, das von einer Umhüllung (8) umgeben ist, die den Fluiddurchgang (9) in Abhängigkeit von der Verformung des Grundgerüsts (11) mehr oder weniger verschließt, wobei der Schließkörper (20) den Fluiddurchgang (9) verschließt, wenn das Grundgerüst (11) mit der Umhüllung (8) eine Schließstellung (21) einnimmt, wobei der Schließkörper (20) den Fluiddurchgang (9) teilweise freigibt, wenn das Grundgerüst (11) mit der Umhüllung (8) eine Öffnungsstellung (22) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (11) gleich lange Stäbe (12) umfasst, die mit ihren einander abgewandten Enden an zwei parallel und koaxial angeordneten Halteplatten (13, 14) angebracht sind, die relativ zueinander verdrehbar sind, um das Grundgerüst (11) definiert zu verformen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Luftströmeinrichtung mit einer Luftzuführung, in der mindestens eine derartige Verschlussvorrichtung angeordnet ist.
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2010 000 678 U1 ist eine Vorrichtung zur Anordnung an oder in einem Durchlass mit zumindest einem schlauchstückförmigen Teil bekannt, das vorgesehen ist, um einen Durchgang zu definieren, wobei das schlauchstückförmige Teil zumindest abschnittsweise im Wesentlichen hyperboloidförmig verformbar ist. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 118 076 A1 offenbart eine verformbare Klappe zum Schließen und Öffnen eines Luftführungskanals für ein Heiz- und Klimagerät, wobei die Klappe derart verformbar ausgebildet ist, dass der Querschnitt der Klappe sowohl eine Kreisform als auch mehrere unterschiedliche ovale Formen mit unterschiedlichen Ausrichtungen und Erstreckungen von Haupt- und Nebenachse annehmen kann, so dass eine im oder am Luftführungskanal ausgebildete Öffnung mit der Klappe wahlweise vollständig verschlossen oder in unterschiedlichem Maße geöffnet werden kann, wobei ein Mantel der verformbaren Klappe aus einem elastischen Material besteht, das ein Spreizgestänge umschließt, das wiederum zwei parallele Spreizstangen und zwei Bügel umfasst, wobei jeder der beiden Bügel jeweils an einem Ende über jeweils ein äußeres Gelenk mit einer der Spreizstangen und an dem gegenüberliegenden Ende über ein mittleres Gelenk mit dem jeweils anderen Bügel beweglich verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die regulierte Luftzuführung in einem Kraftfahrzeug zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist durch eine Verschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In der Schließstellung verschließt der Schließkörper den Fluiddurchgang vollständig oder nahezu vollständig. In der Öffnungsstellung verkleinert sich das Volumen des Schließkörpers in dem Fluiddurchgang, wodurch ein Öffnungsquerschnitt oder Durchlassquerschnitt in dem Fluiddurchgang von dem Schließkörper freigegeben wird. Allerdings weist der Schließkörper, der in dem Fluiddurchgang verbleibt, noch ein Volumen auf, wenn das Grundgerüst mit der Umhüllung seine Öffnungsstellung einnimmt. Demzufolge wird der Fluiddurchgang durch den Schließkörper nicht vollständig freigegeben, wenn das Grundgerüst mit der Umhüllung seine Öffnungsstellung einnimmt. So kann das Grundgerüst mit der Umhüllung relativ einfach definiert verformt werden, um einen regulierbaren Fluiddurchgang mit der Verschlussvorrichtung zu ermöglichen. Eine der Halteplatten kann fest angeordnet sein. Die andere Halteplatte kann dann mit einer geeigneten Stelleinrichtung verdreht werden, um die gewünschte Verformung des Grundgerüsts mit der Umhüllung sicherzustellen. Besonders vorteilhaft kann das Grundgerüst mit der Umhüllung stufenlos verformt werden, indem die beiden Halteplatten relativ zueinander verdreht werden. Das Verdrehen mindestens einer der Halteplatten relativ zu der anderen Halteplatte kann auf einfache Art und Weise manuell oder mit einem geeigneten Antrieb erfolgen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verschlussvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatten als Scheiben ausgeführt sind. Die Halteplatten haben zum Beispiel die Gestalt von Kreisscheiben. Dadurch werden die Herstellung und Handhabung der Verschlussvorrichtung vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verschlussvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe an die Halteplatten angelenkt sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine komfortable Verstellung der Verschlussvorrichtung mit dem definiert verformbaren Grundgerüst ermöglicht. Dabei wird in Kauf genommen, dass sich der Abstand der Halteplatten geringfügig verändert, wenn die Halteplatten relativ zueinander verdreht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verschlussvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe zwischen ihren einander abgewandten Enden vollständig von der Umhüllung umgeben sind. So wird auf einfache Art und Weise die Darstellung eines fluiddichten Schließkörpers in dem Fluiddurchgang ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verschlussvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus einem flexiblen Material gebildet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die gewünschte Funktionalität ermöglicht. Das flexible Material ist bezüglich seiner Dichtheit vorteilhaft auf das Fluid abgestimmt, das durch den Fluiddurchgang strömt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verschlussvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst mit der Umhüllung in der Schließstellung die Gestalt eines geraden Kreiszylinders einnimmt, wobei das Grundgerüst mit der Umhüllung in der Öffnungsstellung die Gestalt eines Rotationshyperboloids einnimmt. So kann mit einfachen Mitteln zum Beispiel ein rechteckiger Durchlassquerschnitt vollständig oder nahezu vollständig verschlossen und teilweise freigegeben werden. Das längliche Grundgerüst ist mit seiner Längsachse vorzugsweise quer zu einer Fluidströmungsrichtung angeordnet.
Die oben angegebene Aufgabe ist alternativ oder zusätzlich durch eine Luftströmeinrichtung mit einer Luftzuführung gelöst, in der mindestens eine vorab beschriebene Verschlussvorrichtung angeordnet ist. Die Luftströmeinrichtung ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet und dient dazu, einen Lufteinlass in einen Fahrzeuginnenraum oder einen Luftauslass aus dem Fahrzeuginnenraum zu regulieren. Die längliche Verschlussvorrichtung ist mit ihrer Längsachse vorzugsweise quer zu einer Luftströmungsrichtung angeordnet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Luftströmeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführung einen Luftdurchlass mit einem Durchlassquerschnitt aufweist, in dem mindestens zwei Verschlussvorrichtungen parallel zueinander angeordnet sind. So kann mit der Luftströmeinrichtung vorteilhaft eine adaptive Luftklappensteuerung in einem Kraftfahrzeug ersetzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Luftströmeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt rechteckig ist. In dem rechteckigen Durchlassquerschnitt können mehrere Verschlussvorrichtungen parallel zueinander angeordnet werden. Darüber hinaus können mehrere Verschlussvorrichtungen koaxial zueinander angeordnet werden. So kann zum Beispiel der Kühlungsbedarf in dem Kraftfahrzeug mit einfachen Mitteln sehr komfortabel reguliert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt einer Luftströmeinrichtung mit drei parallel angeordneten Verschlussvorrichtungen in perspektivischer Darstellung in einem geschlossenen Zustand;
2 die Luftströmeinrichtung aus 1 mit den Verschlussvorrichtungen in einem geöffneten Zustand;
3 die Luftströmeinrichtung aus 1 mit insgesamt zwölf Verschlussvorrichtungen, wobei Umhüllungen der Verschlussvorrichtungen nicht gezeigt sind, um das Grundgerüst unter den Umhüllungen sichtbar zu machen;
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 3, wobei die Grundgerüste jeweils ihre Schließstellung einnehmen;
5 den gleichen Ausschnitt wie in 4, wobei die Grundgerüste ihre Öffnungsstellung einnehmen; und
6 eines der Grundgerüste der Verschlussvorrichtung alleine perspektivisch in der Öffnungsstellung und der Schließstellung.

In den 1 bis 5 ist eine Luftströmeinrichtung 1 in verschiedenen Ansichten und Zuständen dargestellt. Die Luftströmeinrichtung 1 dient dazu, eine in 3 durch Pfeile 3, 4, 5, 6 angedeutete Luftzuführung in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs zu regulieren. Zu diesem Zweck umfasst die Luftströmeinrichtung 1 einen Luftdurchlass 2. Bei dem Luftdurchlass 2 handelt es sich zum Beispiel um einen Lufteinlass oder um einen Luftauslass in dem Kraftfahrzeug. Der Luftdurchlass 2 hat einen rechteckigen Durchlassquerschnitt 7.
In dem Durchlassquerschnitt 7 der Luftströmeinrichtung 1 sind insgesamt zwölf Verschlussvorrichtungen 10 angeordnet. Die Verschlussvorrichtungen 10 sind in den 3 bis 5 ohne eine in den 1 und 2 dargestellte Umhüllung 8 dargestellt, um ein unter der Umhüllung 8 angeordnetes Grundgerüst 11 sichtbar zu machen. Das Grundgerüst 11 mit der Umhüllung 8 stellt einen Schließkörper 20 der Verschlussvorrichtung 10 dar.
In 3 sind jeweils drei Verschlussvorrichtungen 10 übereinander angeordnet, wobei jeweils vier Verschlussvorrichtungen 10 in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Der Durchlassquerschnitt 7 ist in insgesamt vier Teildurchlassquerschnitte 16, 17, 18, 19 unterteilt, in denen jeweils drei Verschlussvorrichtungen 10 übereinander parallel angeordnet sind.
In den 1 und 2 ist veranschaulicht, wie mit drei Verschlussvorrichtungen 10 ein Fluiddurchgang 9 verschlossen und freigegeben werden kann. In 1 befinden sich die Schließkörper 20 der Verschlussvorrichtungen 10 in ihrer Schließstellung In ihrer Schließstellung haben die Schließkörper 20 die Gestalt von geraden Kreiszylindern.
Ein Abstand zwischen den Schließkörpern 20 in ihrer Schließstellung ermöglicht einen Durchtritt von Fluid auch bei geschlossenen Verschlussvorrichtungen 10. Dieser Durchtritt von Fluid, der gewünscht sein kann, lässt sich durch Minimieren des Abstandes zwischen den Schließkörpern 20 in ihrer Schließstellung gegen null reduzieren.
In 2 nehmen die Schließkörper 20 der Verschlussvorrichtungen 10 ihre Öffnungsstellung ein. In der Öffnungsstellung haben die Schließkörper 20 jeweils die Gestalt eines Rotationshyperboloids. Daraus ergeben sich jeweils zwischen zwei in ihrer Öffnungsstellung befindlichen Schließkörpern 20 rautenförmige Öffnungen, die den Durchtritt des Fluids ermöglichen.
In den 4 und 5 ist veranschaulicht, wie sich das Grundgerüst 11 der Schließkörper 20 der Verschlussvorrichtungen 10 stufenlos zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung verstellen lässt. Das Grundgerüst 11 umfasst gleich lange Stäbe 12. Die gleich langen Stäbe 12 sind mit ihren einander abgewandten Enden an zwei Halteplatten 13, 14 angelenkt.
Die Anlenkstellen der Stäbe 12 sind kreisförmig an den Halteplatten 13 und 14 angeordnet. Daraus ergibt sich die in 4 gezeigte kreiszylindermantelförmige Anordnung der Stäbe 12 in der Schließstellung der Verschlussvorrichtung 10.
In 5 ist gezeigt, was passiert, wenn die Halteplatten 13, 14 relativ zueinander verdreht werden. Durch die Relativverdrehung der Halteplatten 13, 14 nehmen die Stäbe 12, wie man in 5 sieht, jeweils die Gestalt eines Rotationshyperboloids ein. Daraus ergibt sich jeweils zwischen zwei in ihrer Öffnungsstellung befindlichen Schließkörpern ein rautenförmiger Öffnungsquerschnitt 15
Durch die in den 1 und 2 dargestellte Umhüllung 8 der Verschlussvorrichtungen 10 wird ein unerwünschter Durchtritt von Fluid zwischen den Stäben 12 des jeweiligen Grundgerüsts 11 hindurch sowohl in der Schließstellung als auch in der Öffnungsstellung verhindert.
In 6 ist das Grundgerüst 11 alleine jeweils perspektivisch in seiner Schließstellung 21 und seiner Öffnungsstellung 22 dargestellt. Durch einen Doppelpfeil 23 ist die Länge der Stäbe 12 bezeichnet. Die Länge 23 der Stäbe 12 ist fest.
Durch einen Doppelpfeil 24 ist ein Abstand der Halteplatten 13, 14 in der Schließstellung bezeichnet. Durch einen Doppelpfeil 25 ist ein Abstand der Halteplatte 13, 14 in der Öffnungsstellung 22 bezeichnet. Aufgrund der festen Länge 23 der Stäbe 12 ergibt sich eine ebenfalls durch einen Doppelpfeil angedeutete Differenz 26.
Die Differenz 26 wird bei der beanspruchten Verschlussvorrichtung in Kauf genommen und kann durch Anordnung zum Beispiel der Halteplatte 14 in einer Ausnehmung ausgeglichen werden, welche so bemessen ist, dass sie die Halteplatte 14 sowohl in der Öffnungsstellung 22 als auch in der Schließstellung 21 aufnimmt.
Die Halteplatten 13, 14 haben vorzugsweise die Gestalt von Kreisscheiben. Dann hat die Ausnehmung vorteilhaft ebenfalls einen kreisförmigen Durchmesser. Mit einem Doppelpfeil 27 ist ein Durchmesser der als Kreisscheibe ausgeführten Halteplatte 14 bezeichnet.
In 6 ist durch ein rechtwinkliges Dreieck 30 mit Katheten 31, 32 und einer Hypotenuse 33 veranschaulicht, wie die Verkürzung des Abstandes 24, 25 der Halteplatten 13, 14 beim Verdrehen zwischen der Schließstellung 21 und der Öffnungsstellung 22 berechnet werden kann.

Claims

Verschlussvorrichtung (10) für einen Fluiddurchgang (9), mit einem Schließkörper (20), der in dem Fluiddurchgang (9) angeordnet ist, wobei der Schließkörper (20) ein definiert verformbares Grundgerüst (11) aufweist, das von einer Umhüllung (8) umgeben ist, die den Fluiddurchgang (9) in Abhängigkeit von der Verformung des Grundgerüsts (11) mehr oder weniger verschließt, wobei der Schließkörper (20) den Fluiddurchgang (9) verschließt, wenn das Grundgerüst (11) mit der Umhüllung (8) eine Schließstellung (21) einnimmt, wobei der Schließkörper (20) den Fluiddurchgang (9) teilweise freigibt, wenn das Grundgerüst (11) mit der Umhüllung (8) eine Öffnungsstellung (22) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (11) gleich lange Stäbe (12) umfasst, die mit ihren einander abgewandten Enden an zwei parallel und koaxial angeordneten Halteplatten (13, 14) angebracht sind, die relativ zueinander verdrehbar sind, um das Grundgerüst (11) definiert zu verformen.
Verschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatten (13,14) als Scheiben ausgeführt sind.
Verschlussvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (12) an die Halteplatten (13,14) angelenkt sind.
Verschlussvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (12) zwischen ihren einander abgewandten Enden vollständig von der Umhüllung (8) umgeben sind.
Verschlussvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (8) aus einem flexiblen Material gebildet ist.
Verschlussvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (11) mit der Umhüllung (8) in der Schließstellung (21) die Gestalt eines geraden Kreiszylinders einnimmt, wobei das Grundgerüst (11) mit der Umhüllung (8) in der Öffnungsstellung (22) die Gestalt eines Rotationshyperboloids einnimmt.
Luftströmeinrichtung (1) mit einer Luftzuführung (3,4,5,6), in der mindestens eine Verschlussvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
Luftströmeinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführung (3,4,5,6) einen Luftdurchlass (2) mit einem Durchlassquerschnitt (7) aufweist, in dem mindestens zwei Verschlussvorrichtungen (10) parallel zueinander angeordnet sind.
Luftströmeinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt (7) rechteckig ist.