DE10031991A1 - Luftklappe - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappe (10) für eine luftführende Einrichtung, insbesondere eine Fahrzeugheiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage, mit zumindest zwei über einen gemeinsamen Mündungsbereich verfügenden Kanälen (2, 4), umfassend einen Bereich (12), der eine dichtende Trennung eines Teils des Mündungsbereichs bei jeder Position der Luftklappe (10) ermöglicht, wobei der Bereich (12) kleiner als die Fläche der Luftklappe ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Luftklappe für eine luftführende Einrich­ tung mit zumindest zwei über einen gemeinsamen Mündungsbereich verfligenden Kanälen und insbesondere eine Luftklappe für eine Fahrzeugheiz-, Belüftungs-, und/oder Klimaanlage. Bei den zwei über einen gemeinsamen Mündungsbereich verfügenden Kanälen kann es sich beispielhaft handeln um einerseits den Frischluft- oder Kaltluftpfad und andererseits den Warmluftpfad, in welchem der Heiz-Wärmetauscher angeordnet ist, wobei der gemeinsame Mündungsbereich in diesem Fall häufig Mischzone genannt wird, während die Luftklappe üblicherweise bei dieser Anwendung Mischluftklappe genannt wird.

Derzeit bekannte Mischluftklappen sind üblicherweise vom Schmetterlings-Typ und sind der­ art in der Mischzone angeordnet, daß in einer Endposition der Warmluftkanal gesperrt wird, während in einer anderen Position der Frischluftkanal gesperrt wird. In den zwischengelager­ ten Positionen ermöglicht die Mischluftklappe je nach Stellung den Durchtritt von Luft aus beiden Kanälen. In den Zwischenpositionen stehen die beiden Kanäle sowohl strömungstech­ nisch flußaufwärtsliegend als auch flußabwärtsliegend der Klappe miteinander in Verbindung, so daß neben der gewünschten Luftvermengung in der Mischzone auch eine Beeinflussung des jeweils anderen Luftkanals durch Rückstaubildung erfolgen kann.

Ferner verursachen solche Mischluftklappen häufig ungewünschte Geräusche und ermögli­ chen es auch bei einigen Anwendungen nicht, den gewünschten lichten Querschnitt der in Frage stehenden Kanäle freizugeben.

Neben den oben genannten Mischluftklappen vom Schmetterlings-Typ sind im Kraftfahr­ zeugsbereich für andere Anwendungen, z. B. zur Auswahl von Frischluft und Umluft in Kli­ maanlagen sogenannte Schalenklappen bekannt (DE-A-42 28 866). Diese sogenannten Scha­ lenklappen führen häufig im Schließbereich zur Geräuschbildung und erfordern einen erhebli­ chen Einbauraum, weshalb man diese Art an Luftklappen selten verwendet, trotz der Tatsache, daß sie eine permanente Trennung von zwei in einem gemeinsamen Mündungsbereich endenden Luftkanälen ermöglichen.

Es besteht daher seit langem ein Bedarf für eine Luftklappe, die bei konstruktiv einfachem Aufbau eine Vermischung von Luft in Kanälen vor derselben verhindern kann, wobei in Of­ fen-Positionen ein möglichst großer Querschnitt freigegeben werden soll und wobei in dieser Position die Geräuschbildung minimiert sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Luftklappe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen defi­ niert.

Insbesondere schlägt die Erfindung eine Luftklappe für eine luftführende Einrichtung, insbe­ sondere eine Fahrzeugheiz- Belüftungs- und/oder Klimaanlage mit zumindest zwei über einen gemeinsamen Mündungsbereich verfligenden Kanälen vor, welche einen Bereich umfaßt, der eine dichtende Trennung eines Teils des Mündungsbereichs bei jeder Position der Luftklappe ermöglicht, wobei der Bereich kleiner als die Fläche der Luftklappe ist. Indem ein Bereich zur Abdichtung zwischen den zwei Kanälen verwendet wird, kann eine wechselseitige Beeinflus­ sung der Luftströmungen, z. B. durch eine Rückstaubildung effektiv verhindert werden, wobei die Dimensionierung dieses Bereichs als lediglich ein Teilbereich der Gesamtklappe die wirk­ same Freigabe von lichten Querschnitten und die geräuscharme Positionierung in den Offen- Stellungen ermöglicht.

Vorteilhafterweise entspricht der Bereich im Wesentlichen einem Teil einer Zylindermantel­ fläche, so daß die Dichtfunktion einfach als Anlagedichtung ausgebildet sein kann, die bei­ spielhaft durch eine Dichtlippe oder ein anderes elastisch verformbares Element gebildet wer­ den kann.

Um die Geräuschbildung beim Vorbeiströmen von Luft an der Luftklappe weiter reduzieren zu können, ist es möglich, dem Bereich auf der der Drehachse zugeordneten Seite eine Luft­ leitfläche zuzuordnen, welche sich insbesondere bevorzugt sehnenartig bezüglich der Zylin­ dermantelfläche erstrecken kann.

Neben der Geräuschentwicklung ist eine zu berücksichtigende Tatsache im Umfeld von Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlagen der Strömungswiderstand, weshalb vorteilhafter­ weise die Fläche der Klappe als eine für die Endpositionen strömungstechnisch angepaßte Luftleitfläche ausgebildet ist. Hierdurch kann das sich von Fall zu Fall unterscheidende Strö­ mungsprofil z. B. in der Mischzone berücksichtigt werden.

Die Fläche der Luftklappe kann zumindest einen im wesentlichen ebenen Abschnitt aufwei­ sen, oder auch insgesamt im wesentlichen eben oder planar ausgebildet sein. Das Vorsehen von ebenen Abschnitten ermöglicht es, in effektiver Weise Querschnitte von Luftkanälen zu sperren, wobei in den Offen-Stellungen ein fluchtendes Anliegen an Wandungen der luftfüh­ renden Einrichtung ermöglicht sind.

Vorteilhafterweise ist die Fläche der Klappe im Schnitt im wesentlichen S-förmig ausgebildet. Durch solche eine Ausgestaltung kann in beliebigen Stellungen eine vorteilhafte Anström­ kante einerseits und ein verbessertes Anlageverhalten in den Schließ- oder Endpositionen er­ halten werden.

Um noch größere Querschnitte freigeben zu können, ist es von Vorteil, wenn man die Fläche der Klappe beabstandet zu der Drehachse der Klappe vorsieht. Durch diese Ausgestaltung kann gewissermaßen die Luftklappe aus dem jeweils in Frage stehenden Kanal gewisserma­ ßen mit der Klappbewegung herausgeschwenkt werden.

Ferner ist es bevorzugt, daß die wirksame Fläche in den Endpositionen im wesentlichen ge­ bildet wird durch den Bereich und jeweils einen sich daran anschließenden Bereich. Der Übergang zwischen dem Bereich und den sich anschließenden Bereichen kann je nach Konfi­ guration unterschiedliche Winkel bilden, wobei auch das Verhältnis entsprechend den kon­ struktiven Vorgaben variiert werden kann.

Schließlich ist es bevorzugt, daß eine die Luftströmung, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck beeinflussende Einrichtung vorgesehen ist. Solch eine Einrichtung kann einzeln oder in Kombination eine rampenförmige Leitschaufel, eine Leitrippe oder eine in der Art eines Wehr wirkende Abschottung umfassen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für solche Stellungen der Luftklappe vorteilhaft, in denen ein Luftstrom wesentlich geringer ausfällt als der andere Luftstrom, z. B. in einer Position nahe zu einer der Endpositionen. In sol­ chen Situationen kann eine insgesamt zufriedenstellende Vermischung der Luftströmungen erzielt werden, wobei insbesondere auch die Möglichkeit gegeben ist, bestimmte Temperatur­ schichtungen oder Temperaturprofile zu erzielen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden lediglich beispielhaft angegeben Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsformen, welche auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen gilt:

Fig. 1 zeigt schematisch in Schnittansicht einen Teil einer luftführenden Einrichtung mit einer erfindungsgemäßen Luftklappe gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht, ähnlich zu Fig. 1, von einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftklappe in einer luft­ führenden Einrichtung in einer Ansicht ähnlich zu den Fig. 1-3.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform.

Fig. 6 zeigt schematisch in einer Schnittansicht den Teil einer Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage mit einer Mischluftklappe als bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Luftklappe.

Fig. 7 zeigt die in Fig. 6 gezeigte Mischluftklappe in perspektivischer Darstellung.

Fig. 8 zeigt eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Luftklappe in perspektivischer Dar­ stellung.

Fig. 9 zeigt die in Fig. 8 gezeigte Luftklappe in Aufrißansicht.

In Fig. 1 ist der Teil einer Heizklimaanlage als luftführende Einrichtung dargestellt. Diese umfaßt Wandungsabschnitte 3, S. die einen Austrittskanal 6 sowie einen Warmluftkanal 4 und einen Frischluftkanal 2 definieren. Zwischen dem Kaltluftkanal und dem Warmluftkanal be­ findet sich ein Heiz-Wärmetauscher 9, oberhalb welchem eine Mischluftklappe 10 angeordnet ist, die bzgl. einer Drehachse 11 verschwenkt werden kann.

In der Darstellung ist die Mischluftklappe 10 durchgezogen in einer Zwischenposition, gestri­ chelt in der Frischluftposition und gepunktstrichelt in der Warmluftposition dargestellt, wobei entsprechende Pfeile die Luftströmung für die jeweiligen Positionen wiedergeben. Um eine Dichtung zwischen den Kanälen 2 und 4 bereitzustellen, ist oberhalb des Heiz- Wärmetauschers 9 ein Dichtelement 8 vorgesehen, mit welchem ein Abschnitt 12 der Luft­ klappe 10 in Eingriff steht. Der Bereich 12 ist in der dargestellten Ausführungsform als Halb­ zylindermantelfläche ausgebildet, wobei sich an diesen Bereich 12 zwei flächige Elemente 14, 16 anschließen, die sich im wesentlichen radial bzgl. der Drehachse 11 erstrecken.

Wie dargestellt, liegt die Luftklappe 10 in der Warmluftposition (gestrichelt dargestellt) an dem Wandungsabschnitt 5 an und verhindert somit, daß durch den Wärmetauscher 9 getretene Luft in den Austrittskanal 6 treten kann. Nachdem in jeder Position ein dichtender Eingriff zwischen dem Dichtelement 8 und dem Bereich 12 besteht, wird die gesamte Frischluft des Kanals 2 in der genannten Position der Luftklappe 10 zu dem Austrittskanal 6 geführt.

In der anderen Endposition (strichpunktartig dargestellt) liegt der andere flächige Abschnitt 16 der Luftklappe 10 an dem Wandungsabschnitt 3 an, so daß Luft ausschließlich nach Durchtritt des Heiz-Wärmetauschers 9 zu der Austrittsöffnung 6 gelangen kann. Wie aus der Figur deutlich zu erkennen ist, besteht in jeder Position der Luftklappe 10 eine dichtende Tren­ nung zwischen den Kanälen 2 und 4, insoweit man den strömungstechnisch der Mischluft­ klappe 10 vorgelagerten Bereich betrachtet. Ferner ist zu erkennen, daß bei beliebigen Posi­ tionen große Querschnitte freigegeben werden können, und die Luftklappe zumindest in den Endpositionen strömungstechnisch vorteilhaft und somit geräuschreduzierend vorliegen kann.

In Fig. 2 ist ähnlich wie in Fig. 1 ein Teil einer Heizklimaanlage dargestellt, wobei wiederum eine erfindungsgemäße Luftklappe oberhalb des Heiz-Wärmetauschers 9 in solch einer Weise vorgesehen ist, daß ein dichtender Eingriff zwischen dem Bereich 12 und dem Dichtelement vorliegt. Im Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind lediglich die End­ positionen einmal gestrichelt und einmal mit durchgezogenen Linien dargestellt, wobei sich die ebenen Abschnitte 14, 16 in einer Ebene erstrecken, die nicht durch die Schwenkachse 11 verläuft. Wie deutlich zu erkennen ist, wird die Gesamtfläche der Luftklappe 10 aus den Be­ reichen 14, 16 und dem Bereich 12 gebildet, so daß der Bereich 12 erfindungsgemäß kleiner ist als die gesamte Fläche der Luftklappe.

Ferner kann in dieser Darstellung besonders gut erkannt werden, daß die wirksame Fläche in den jeweiligen Endpositionen im wesentlichen gebildet wird aus dem Bereich 12 und entwe­ der dem Abschnitt 14 oder dem Abschnitt 16, je nach Position der Luftklappe.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, welche darin be­ steht, daß der der Drehachse 11 zugewandte durch den Bereich 12 gebildete Hohlraum durch ein Luftleitelement 18 verschlossen ist, so daß die Luftklappe 10 insgesamt im wesentlichen eben ausgebildet ist, mit einem einem Zylindersegment entsprechenden Bereich 12, welcher die Dichtung gewährleistet.

Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen entsprechend den Darstellungen der Fig. 3 und 4, wobei zwischen dem Bereich 12 und den Abschnitten 14, 16 spitze Winkel ausgebil­ det sind, wodurch in den Endpositionen der lichte Querschnitt, wie zu erkennen ist, noch ver­ größert werden kann.

In Fig. 6 ist noch eine weitere Heizklimaanlage schematisch im Schnitt dargestellt, die wie vorangehend über einen Frischluftkanal 2 und einen Warmluftkanal 4 verfügt. Wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen ist die Mischluftklappe oberhalb des Heiz- Wärmetauschers 9 angeordnet und steht diesbezüglich unter Zwischenschaltung eines Dich­ telements 8 über dem Bereich 12 in Eingriff. In der dargestellten Ausführungsform ist eine S- förmige Klappenluftleitfläche vorgesehen, die, wie dargestellt, ein strömungstechnisch opti­ miertes Profil in den jeweiligen Endpositionen ermöglicht. Deutlich ist ferner zu erkennen, daß die Drehachse beabstandet zu der wirksamen Klappenfläche vorliegt, so daß bei einer Drehbewegung die wirksame Fläche praktisch aus den jeweiligen Luftkanälen heraus ver­ schwenkt wird.

Fig. 7 zeigt die in Fig. 6 gezeigte Luftklappe in perspektivischer Darstellung, wobei der Be­ reich 12 mit Seitenwangen 19 versehen ist, um auch eine seitliche Luftführung und Abdich­ tung zu ermöglichen.

Fig. 8 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Luftklappe, bei welcher eine die Luftströmung, die Strömungsgeschwindigkeit und den Druck beeinflussende Einrichtung 20, 22, 24 vorgesehen ist, die im dargestellten Beispiel aus drei Abschnitten besteht, die jeweils auch einzeln, d. h. ohne die jeweils anderen beiden zum Ein­ satz kommen könnten. Der erste Abschnitt bildet eine Leitrippe 20, welche sich im wesentli­ chen senkrecht zu der Luftklappe erstreckt und bzgl. der Strömungsrichtung schräg gestellt ist. Durch diese Leitrippe kann eine strömungsseitig relativ niedrige Strömungsgeschwindig­ keit oder auch ein relativ niedriger Druck an der Abströmseite der Luftklappe erhöht werden. Ferner kann anhand des oberen Profils dieser Leitrippe der Ort verändert werden, an dem die zwei Luftsrömungen miteinander in Berührung treten, so daß eine effektive Vermengung ent­ sprechend der Geometrie erzielt werden kann. Ein zweiter Abschnitt, der ebenfalls dazu dient, die Strömungsgeschwindigkeit respektive die Strömungsrichtung und die Druckverhältnisse zu verändern, ist durch eine sprungschanzenförmige Leitschaufel 24 gebildet, die im darge­ stellten Beispiel sich bei zunehmender Umlenkung der zu führenden Luft entsprechend der Leitrippe 20 verjüngt. Desweiteren ist eine Abschottung 22 dargestellt, welche einfach in der Form einer Wandung ausgebildet ist, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Luftklappe und der Strömungsrichtung erstreckt.

Daß die Einrichtung aus drei ineinander angrenzenden Abschnitten 20, 22, 24 gebildet ist, ergibt sich auch aus der Aufrißansicht von Fig. 9, wobei anzumerken ist, daß die dargestellte Einrichtung lediglich als beispielhaft anzusehen ist, da sie insbesondere auch nur aus der Leit­ rippe 20, der Leitschaufel 24 oder der Abschottung 22 bestehen könnte, optional ergänzt durch eine der beiden anderen Abschnitte oder auch durch andere geeignete Mittel, um das Strömungsprofil, die Strömungsgeschwindigkeit, den Druck und die hieraus resultierende Vermischung der zwei Luftströme, insbesondere für Zustände zu optimieren, wo die erfin­ dungsgemäße Luftklappe lediglich geringfügig versetzt aus einer ihrer Extrempositionen vor­ liegt. Schließlich kann man der Aufrißansicht von Fig. 9 noch entnehmen, daß bei der hier dargestellten Ausführungsform die sich an den dichtenden Bereich 12 anschließenden Abschnitte 14 und 16 der Luftklappe unterschiedlich groß sind. Auch hier sind diverse Ausge­ staltungen bzgl. Größe und Geometrie möglich.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die erfindungsgemäße Luftklappe eine Trennung zwischen zwei Luftkanälen bis zu einem Ort nach der Luftklappe ermöglicht und die jeweili­ gen Kanäle in solch einer Weise freigeben kann, daß nur äußerst geringe Strömungswider­ stände bestehen. Obwohl die vorliegende Erfindung vorangehend beispielhaft unter Bezug­ nahme auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen vollständig beschrieben wurde, sollte der Fachmann erkennen, daß verschiedenste Veränderungen und Modifikationen im Rahmen der Ansprüche möglich sind. Der Fachmann sollte auch erkennen, daß einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit anderen Merkmalen anderer Ausführungsformen kombinierbar sind. Schließlich ist noch anzumerken, daß, obwohl vorangehend der Bereich 12 beispielhaft als Teil einer Zylinderfläche beschrieben wurde, eine entsprechende Ausgestaltung als Kugel­ abschnitt ebenfalls möglich wäre.

Claims (9)

1. Luftklappe (10) für eine luftführende Einrichtung, insbesondere eine Fahrzeugheiz-, Be­ lüftungs- und/oder Klimaanlage, mit zumindest zwei über einen gemeinsamen Mün­ dungsbereich verfügenden Kanälen (2, 4), umfassend einen Bereich (12), der eine dich­ tende Trennung eines Teils des Mündungsbereichs bei jeder Position der Luftklappe (10) ermöglicht, wobei der Bereich (12) kleiner als die Fläche der Luftklappe ist.

2. Luftklappe nach Anspruch 1, bei welcher der Bereich (12) im wesentlichen einem Teil einer Zylindermantelfläche entspricht.

3. Luftklappe nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher dem Bereich (12) auf der der Drehachse (11) zugeordneten Seite eine Luftleitfläche (18) zugeordnet ist, insbesondere im wesentli­ chen sehnenartig bezüglich der Zylindermantelfläche verlaufend.

4. Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Klappe (10) eine für die Endposition strömungstechnisch angepaßte Luftleitfläche (14, 16, 18) ausbildet.

5. Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Klappe (10) zumindest einen im wesentlichen ebenen Abschnitt (14, 16) aufweist, insbe­ sondere im wesentlichen eben ist.

6. Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Klappe im Schnitt im wesentlichen S-förmig ist.

7. Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Klappe (10) beabstandet von der Drehachse (11) der Klappe vorliegt.

8. Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die wirksame Fläche in den Endpositionen im wesentlichen gebildet wird durch den Bereich (12) und jeweils einen sich daran anschließenden Bereich (14, 16).

9. Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher eine die Luftströ­ mung, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck beeinflussende Einrichtung (20, 22, 24) vorgesehen ist.