DE10031991B4

DE10031991B4 - Luftklappe

Info

Publication number: DE10031991B4
Application number: DE10031991A
Authority: DE
Inventors: Thomas Müller
Original assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Current assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: DE10031991A1; FR2811052B1; JP4972252B2; US6652372B2; US20020016147A1; JP2002052918A; FR2811052A1

Abstract

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 (10) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappe für eine luftführende Einrichtung insbesondere eine Luftklappe für eine Fahrzeugheiz-, Belüftungs-, und/oder Klimaanlage.

Derzeit bekannte Mischluftklappen sind üblicherweise vom Schmetterlings-Typ und sind derart in der Mischzone angeordnet, dass in einer Endposition der Warmluftkanal gesperrt wird, während in einer anderen Position der Frischluftkanal gesperrt wird. In den zwischengelagerten Positionen ermöglicht die Mischluftklappe je nach Stellung den Durchtritt von Luft aus beiden Kanälen. In den Zwischenpositionen stehen die beiden Kanäle sowohl strömungstechnisch 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 ermöglichen 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 Kraftfahrzeugsbereich für andere Anwendungen, z.B. zur Auswahl von Frischluft und Umluft in Klimaanlagen sogenannte Schalenklappen bekannt ( DE 42 28 866 C2 ). Diese sogenannten Schalenklappen führen häufig im Schließbereich zur Geräuschbildung und erfordern einen erheblichen 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 Offen-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 definiert.

Insbesondere schlägt die Erfindung eine Luftklappe für eine luftführende Einrichtung, insbesondere eine Fahrzeugheiz- Belüftungs- und/oder Klimaanlage mit zumindest zwei über einen gemeinsamen Mündungsbereich verfügenden 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 Beeinflussung der Luftströmungen, z.B. durch eine Rückstaubildung effektiv verhindert werden, wobei die Dimensionierung dieses Bereichs als lediglich ein Teilbereich der Gesamtklappe die wirksame Freigabe von lichten Querschnitten und die geräuscharme Positionierung in den Offen-Stellungen ermöglicht.

Vorteilhafterweise entspricht der Bereich im Wesentlichen einem Teil einer Zylindermantelfläche, so daß die Dichtfunktion einfach als Anlagedichtung ausgebildet sein kann, die beispielhaft durch eine Dichtlippe oder ein anderes elastisch verformbares Element gebildet werden 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 Zylindermantelfläche erstrecken kann.

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

Die Fläche der Luftklappe kann zumindest einen im wesentlichen ebenen Abschnitt aufweisen, 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 luftführenden 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 Anströmkante einerseits und ein verbessertes Anlageverhalten in den Schließ- oder Endpositionen erhalten 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 gewissermaßen mit der Klappbewegung herausgeschwenkt werden.

Ferner ist es bevorzugt, dass die wirksame Fläche in den Endpositionen im wesentlichen gebildet wird durch den Bereich und jeweils einen sich daran anschließenden Bereich. Der Übergang zwischen dem Bereich und den sich anschließenden Bereichen kann je nach Konfiguration unterschiedliche Winkel bilden, wobei auch das Verhältnis entsprechend den konstruktiven 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 solchen Situationen kann eine insgesamt zufriedenstellende Vermischung der Luftströmungen erzielt werden, wobei insbesondere auch die Möglichkeit gegeben ist, bestimmte Temperaturschichtungen 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:
1 zeigt schematisch in Schnittansicht einen Teil einer luftführenden Einrichtung mit einer erfindungsgemäßen Luftklappe gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform.
2 zeigt eine Ansicht, ähnlich zu 1, von einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
3 zeigt eine Weiterbildung der in 2 gezeigten Ausführungsform.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftklappe in einer luftführenden Einrichtung in einer Ansicht ähnlich zu den 1-3.
5 zeigt eine Weiterbildung der in 4 gezeigten Ausführungsform.
6 zeigt schematisch in einer Schnittansicht den Teil einer Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage mit einer Mischluftklappe als bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftklappe.
7 zeigt die in 6 gezeigte Mischluftklappe in perspektivischer Darstellung.
8 zeigt eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Luftklappe in perspektivischer Darstellung.
9 zeigt die in 8 gezeigte Luftklappe in Aufrissansicht.
In 1 ist der Teil einer Heizklimaanlage als luftführende Einrichtung dargestellt. Diese umfasst Wandungsabschnitte 3, 5, die einen Austrittskanal 6 sowie einen Warmluftkanal 4 und einen Frischluftkanal 2 definieren. Zwischen dem Frischluftkanal 2 und dem Warmluftkanal 4 befindet sich ein Heiz-Wärmetauscher 9, oberhalb welchem eine Luftklappe 10 als Mischluftklappe angeordnet ist, die bzgl. einer Drehachse 11 verschwenkt werden kann.
In der Darstellung ist die Mischluftklappe 10 durchgezogen in einer Zwischenposition, gestrichelt 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 Bereich 12 der Luftklappe 10 in Eingriff steht. Der Bereich 12 ist in der dargestellten Ausführungsform als Halbzylindermantelfläche ausgebildet, wobei sich an diesen Bereich 12 zwei flächige Abschnitte 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 Heiz-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 Frischluftkanals 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 durch den Heiz-Wärmetauschers 9 zum Austrittskanal 6 gelangen kann. Wie aus der 1 deutlich zu erkennen ist, besteht in jeder Position der Luftklappe 10 eine dichtende Trennung zwischen den Kanälen 2 und 4, insoweit man den strömungstechnisch der Luftklappe 10 vorgelagerten Bereich betrachtet. Ferner ist zu erkennen, dass bei beliebigen Positionen große Querschnitte freigegeben werden können, und die Luftklappe 10 zumindest in den Endpositionen strömungstechnisch vorteilhaft und somit geräuschreduzierend vorliegen kann.
In 2 ist ähnlich wie in 1 ein Teil einer Heizklimaanlage dargestellt, wobei wiederum eine erfindungsgemäße Luftklappe 10 oberhalb des Heiz-Wärmetauschers 9 in solch einer Weise vorgesehen ist, dass ein dichtender Eingriff zwischen dem Bereich 12 und dem Dichtelement 8 vorliegt. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform sind lediglich die Endpositionen einmal gestrichelt und einmal mit durchgezogenen Linien dargestellt, wobei sich die ebenen Abschnitte 14, 16 in einer Ebene erstrecken, die nicht durch die Drehachse 11 verläuft. Wie deutlich zu erkennen ist, wird die Gesamtfläche der Luftklappe 10 aus den Abschnitte 14, 16 und dem Bereich 12 gebildet, so dass der Bereich 12 erfindungsgemäß kleiner ist als die gesamte Fläche der Luftklappe 10.
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 entweder dem Abschnitt 14 oder dem Abschnitt 16, je nach Position der Luftklappe 10.
3 zeigt eine Weiterbildung der in 2 gezeigten Ausführungsform, welche darin besteht, daß der der Drehachse 11 zugewandte durch den Bereich 12 gebildete Hohlraum durch eine Luftleitfläche 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 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen entsprechend den Darstellungen der 3 und 4, wobei zwischen dem Bereich 12 und den Abschnitten 14, 16 spitze Winkel ausgebildet sind, wodurch in den Endpositionen der lichte Querschnitt, wie zu erkennen ist, noch vergrößert werden kann.
In 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 Luftklappe 10 oberhalb des Heiz-Wärmetauschers 9 angeordnet und steht diesbezüglich unter Zwischenschaltung eines Dichtelements 8 über dem Bereich 12 in Eingriff. In der dargestellten Ausführungsform ist eine S-förmige Luftleitfläche 18 vorgesehen, die, wie dargestellt, ein strömungstechnisch optimiertes Profil in den jeweiligen Endpositionen ermöglicht. Deutlich ist ferner zu erkennen, dass die Drehachse 11 beabstandet zu der wirksamen Klappenfläche vorliegt, so dass bei einer Drehbewegung die wirksame Fläche praktisch aus den jeweiligen Kanälen 2 und 4 heraus verschwenkt wird.
7 zeigt die in 6 gezeigte Luftklappe in perspektivischer Darstellung, wobei der Bereich 12 mit Seitenwangen 19 versehen ist, um auch eine seitliche Luftführung und Abdichtung zu ermöglichen.
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 Einsatz kommen könnten. Der erste Abschnitt bildet eine Leitrippe 20, welche sich im wesentlichen senkrecht zu der Luftklappe erstreckt und bzgl. der Strömungsrichtung schräg gestellt ist. Durch diese Leitrippe 20 kann eine strömungsseitig relativ niedrige Strömungsgeschwindigkeit oder auch ein relativ niedriger Druck an der Abströmseite der Luftklappe erhöht werden. Ferner kann anhand des oberen Profils dieser Leitrippe 20 der Ort verändert werden, an dem die zwei Luftsrömungen miteinander in Berührung treten, so dass eine effektive Vermengung entsprechend 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 dargestellten 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 20, 22, 24 aus drei ineinander angrenzenden Abschnitten gebildet ist, ergibt sich auch aus der Aufrißansicht von 9, wobei anzumerken ist, dass die dargestellte Einrichtung 20, 22, 24 lediglich als beispielhaft anzusehen ist, da sie insbesondere auch nur aus der Leitrippe 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 erfindungsgemäße Luftklappe lediglich geringfügig versetzt aus einer ihrer Extrempositionen vorliegt. Schließlich kann man der Aufrissansicht von 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 Ausgestaltungen 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 jeweiligen Kanäle in solch einer Weise freigeben kann, dass nur äußerst geringe Strömungswiderstände bestehen. Es ist noch anzumerken, dass, obwohl vorangehend der Bereich 12 beispielhaft als Teil einer Zylinderfläche beschrieben wurde, eine entsprechende Ausgestaltung als Kugelabschnitt ebenfalls möglich wäre.

Claims

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 (10) ist.
Luftklappe nach Anspruch 1, bei welcher der Bereich (12) im wesentlichen einem Teil einer Zylindermantelfläche entspricht.
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 wesentlichen sehnenartig bezüglich der Zylindermantelfläche verlaufend.
Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Luftklappe (10) eine für die Endposition strömungstechnisch angepasste Luftleitfläche (14, 16, 18) ausbildet.
Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Luftklappe (10) zumindest einen im wesentlichen ebenen Abschnitt (14, 16) aufweist, insbesondere im wesentlichen eben ist.
Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Luftklappe (10) im Schnitt im wesentlichen S-förmig ist.
Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Fläche der Luftklappe (10) beabstandet von der Drehachse (11) der Luftklappe (10) vorliegt.
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 Abschnitt (14, 16).
Luftklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher eine die Luftströmung, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck beeinflussende Einrichtung (20, 22, 24) vorgesehen ist.