DE102006004674A1

DE102006004674A1 - Klappenanordnung

Info

Publication number: DE102006004674A1
Application number: DE200610004674
Authority: DE
Inventors: Günter Bauer
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung mit einer in einem Gehäuse (1) angeordneten Klappe (2), welche um eine Schwenkachse (S) verschwenkbar ist, und die über eine an einem Zapfen (4) der Klappe (2) ausgebildete, nicht zylinderförmige Innenkontur mit einer endseitig an einer Antriebswelle, insbesondere mit einer Motorwelle, ausgebildeten entsprechenden, nicht zylinderförmigen Außenkontur verbunden ist, wobei am Zapfen (4) der Klappe (2) außenseitig mindestens ein in radialer Richtung vorstehender Anschlag (8) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte, einen Luftstrom regelnde Klappen, die in einem Gehäuse mit einem Luftkanal angeordnet sind, welche zwischen zwei Endanschlagsstellungen bewegt werden, wobei sie stufenlos oder in Stufen, ggf. auch mit nur zwei Stufen, zwischen den Endstellungen verstellbar sind, weisen als Anschläge zur Festlegung der Endstellungen üblicherweise Anschlagsflächen an den Klappenflächen und am Gehäuse auf. Die Anschläge dienen hierbei gleichzeitig auch als Endanschläge für den Motor, der in der Regel durch einen Schrittmotor gebildet wird. Die Klappen-Anschlagflächen erstrecken sich in der Regel über einen Teilbereich der Randbereiche der Klappenfläche und kommen in der entsprechenden Endstellung flächig in Anlage an die entsprechend ausgebildeten Anschlagflächen am Gehäuse. In Folge der Stellkraft des Motors kann es durch die auf die Klappenschenkel wirkenden Kräfte zu Verformungen der Klappe und somit zu Undichtheiten kommen. Ebenfalls können Geräusche in Folge der durch die Verformungen verursachten Relativbewegungen der Anschlagflächen kommen. Ferner kann es durch Anschlagflächen im Luftführungsbereich zu Geräuschen durch die im Luftkanal strömende Luft kommen.

Ferner ist eine Begrenzung der Stellbewegung des Motors durch die Verwendung eines Adapters, der zwischen der Motorwelle und der Klappenwelle angeordnet ist, bekannt. Dieser Adapter ist jedoch ein zusätzliches Bauteil, welches den Montageaufwand und die Herstellungskosten erhöht.

Derartige Klappenanordnungen lassen somit noch Wünsche offen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Klappenanordnung zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Klappenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Klappenanordnung mit einer in einem Gehäuse angeordneten Klappe vorgesehen, welche um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, und die über eine an einem die Klappe lagernden Zapfen ausgebildete, nicht zylinderförmige Innenkontur mit einer endseitig an einer Antriebswelle, insbesondere mit einer Motorwelle, ausgebildeten der Innenkontur entsprechenden, nicht zylinderförmigen Außenkontur verbunden ist, wobei am Zapfen der Klappe außenseitig mindestens ein in radialer Richtung vorstehender Anschlag ausgebildet ist. Da kein Adapter erforderlich ist, verringert sich der benötigte Bauraum und die Anzahl der erforderlichen Teile kann verringert werden, so dass sich zudem die Herstellungskosten verringern, wie auch der Logistikaufwand zur Koordination des Einzelteilbedarfs bei der Herstellung. Da zudem keine Anschlagflächen im Bereich der Klappenschenkel erforderlich sind, sind Geräuschbildung in Folge von Relativbewegungen zwischen den Anschlagflächen wegen Verformungen der Klappenflächen ausgeschlossen und mögliche Strömungsgeräusche durch An schlagflächen in Luftführungsbereichen entfallen. Der Anschlag ist bevorzugt etwa quaderförmig ausgebildet, wobei er an mindestens einer Seite mit dem Zapfen verbunden ist, jedoch sind auch beliebige andere Formen möglich.

Bevorzugt ist an zwei Zapfen der Klappe, welche die Klappe beidseitig lagern, mindestens jeweils ein Anschlag angeordnet. Durch eine beidseitige Anordnung von Anschlägen und entsprechenden Anschlagfläche am Gehäuse können die auftretenden Flächenkräfte bei Erreichen der Endstellungen verringert werden.

Vorzugsweise sind an einem Zapfen zwei Anschläge angeordnet. Diese gelangen vorzugsweise gleichzeitig in Anlage an entsprechende Anschlagflächen am Gehäuse, so dass die an den einzelnen Anschlägen und Anschlagflächen auftretenden Flächenkräfte verringert werden.

Die Anschläge sind vorzugsweise gleich ausgebildet, wobei sie bevorzugt auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse der Klappe angeordnet sind, so dass es zu keinen Unwuchten bei schnellen Stellbewegung kommt.

Bevorzugt ist klappenseitig des Anschlags ein sich in radialer Richtung erstreckender Rand ausgebildet, welcher einen Außendurchmesser von mindestens dem Außendurchmesser des Anschlags aufweist. Der Rand kann auch unterteilt und/oder mehrstufig, d.h. mit verschiedenen Außendurchmessern, ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Innenkontur des Zapfens ein Innensechskant. Andere Anschlussformen sind ebenfalls möglich. Insbesondere geeignet sind auch quadratische Querschnitte oder zylindrische Querschnitte, bei denen eine oder vorzugsweise zwei ebene, parallel zur Zylinderachse ausgebildete Flächen vorgesehen sind. Die Außenkontur der die Klappe antreibenden Welle ist entsprechend, d.h. als eine der Negativkontur entsprechende Positivkontur, ausgebildet, wobei die Verbindung möglichst spielfrei ist, um eine Antriebshysterese zu minimieren.

Der oder die Anschläge sind vorzugsweise zumindest teilweise radial außerhalb der Innenkontur des Zapfens angeordnet. In Folge der Anordnung des Anschlags auf der Außenseite des Zapfens, welcher innenseitig, d.h. etwa in radialer Richtung innerhalb des Anschlags, im Bereich seiner Schwenkachse mit einer Innenkontur versehen ist, die zur Aufnahme einer Außenkontur dient, können die auf den Anschlag und die entsprechende Anschlagfläche am Gehäuse wirkenden Kräfte in Folge des relativ großen Hebelarms gering gehalten werden, so dass keine Verformungsprobleme auftreten. Ferner wird die Baulänge verringert. Zudem können durch eine stets gleiche Ausgestaltung der antreibenden Welle die Klappen normiert werden, d.h. einheitliche Konstruktionsnormen vereinfachen die Konstruktion.

Bevorzugt wird eine entsprechende Klappenanordnung in einem Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, verwendet, jedoch sind auch beliebige andere Anwendungen möglich, bei denen ein Medien-, insbesondere ein Gasstrom, ggf. aber auch ein Flüssigkeitsstrom oder ein Strom aus (Feststoff-)Partikeln, mit Hilfe einer Klappe geregelt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Klappe, wie sie in einer Klappenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird,
2 eine Draufsicht auf ein Luftführungsgehäuse ohne Klappe,
3 eine Draufsicht auf das Luftführungsgehäuse von 2 mit eingebauter Klappe, und
4 eine Seitenansicht eines Schrittmotors mit einer die Klappe von 1 antreibenden Welle.
Eine in einem Luftführungsgehäuse 1 angeordnete Klappe 2 mit einer sich in einer Ebene erstreckenden Klappenfläche, die sich beidseitig einer Schwenkachse S erstreckt, dient zur Regelung eines den durch das Luftführungsgehäuse 1 gebildeten Luftkanal durchströmenden Luftstroms. Hierbei ist die Klappe 2 vorliegend im Wesentlichen stufenlos zwischen zwei Endstellungen mit Hilfe eines Stellorgans, vorliegend eines Schrittmotors verstellbar, der mit einer Welle 3 der Klappe 2 vorliegend direkt, alternativ auch über ein Getriebe, verbunden ist. Die Welle 3 der Klappe 2 erstreckt sich entlang der Schwenkachse S der Klappe 2, wobei sie in Form von Zapfen 4 beidseitig übersteht. Einer der Zapfen 4 weist einen Innensechskant 5 für die direkte Verbindung mit einem entsprechend ausgebildeten, als Mitnehmer dienenden Außensechskant 6 einer Welle 7 des Schrittmotors auf. An beiden Zapfen 4 sind jeweils zwei Anschläge 8 ausgebildet, die sich in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die Anschläge 8 werden vorliegend durch die Hartkomponente der Klappe 2 gebildet.
Klappenseitig der Anschläge 8 ist – wie aus 1 ersichtlich, ein in radialer Richtung über den gesamten Umfang des entsprechenden Zapfens 4 verlaufend ausgebildeter Rand vorgesehen, der einen Außendurchmesser aufweist, welcher dem Außendurchmesser der Anschläge 8 entspricht und einstückig mit dem Zapfen 4 und den beiden Anschlägen 8 des entsprechenden Zapfens 4 ausgebildet ist. Der Rand erhöht die Stabilität der Anschläge 8, so dass es in den Endstellungen der Klappe 2 zu keinen Verformungen der Anschläge 8 kommt.
Bei der Klappe 2 handelt es sich vorliegend um ein Kunststoffspritzgussteil, jedoch kann die Klappe 2 auch aus mehreren Teilen bestehen, die miteinander verbunden sind, bspw. kann eine Metallwelle mit hieran ausgebildeten Anschlägen vorgesehen sein, welche von Kunststoff umspritzt ist. Beliebige andere Ausgestaltungen sind möglich.
Zwei Lagerbohrungen 9 im Luftführungsgehäuse 1 dienen der Aufnahme der Zapfen 4, wobei die Lagerbohrungen 9 derart ausgebildet sind, dass sie jeweils vier teilzylinderförmige Bereiche aufweisen, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Bereiche den gleichen Innendurchmesser aufweisen, die durch in radialer Richtung verlaufende Bereiche mit den anderen teilzylinderförmigen Bereichen verbunden sind. Die radial verlaufenden Bereiche bilden Anschlagflächen 10 für die beiden Anschläge 8 der Zapfen 4. Die Bereiche mit dem kleineren Innendurchmesser haben einen Innendurchmesser, welcher dem Außendurchmesser der Zapfen 4 entspricht, die Bereiche mit dem größeren Innendurchmesser haben einen Innendurchmesser, welcher dem Außendurchmesser der Anschläge 8 entspricht. Hierbei ist jeweils ein gewisses Spiel vorgesehen, das im Falle des größeren Innendurchmesser größer ausfallen kann, im Falle des kleineren Innendurchmessers so groß ist, dass die Kräfte für eine Stellbewegung der Klappe 2 ausreichend gering sind, jedoch die Klappe 2 sicher und möglichst spielfrei geführt werden kann.
Der Schrittmotor wird vorliegend auf an sich bekannte Weise am Luftführungsgehäuse 1 mit Hilfe dreier Schrauben (nicht dargestellt), die in Schraubdome 11 eingeschraubt werden, befestigt (siehe 3).

Claims

Klappenanordnung mit einer in einem Gehäuse (1) angeordneten Klappe (2), welche um eine Schwenkachse (S) verschwenkbar ist, und die über eine an einem Zapfen (4) der Klappe (2) ausgebildete, nicht zylinderförmige Innenkontur mit einer endseitig an einer Antriebswelle, insbesondere mit einer Motorwelle, ausgebildeten entsprechenden, nicht zylinderförmigen Außenkontur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Zapfen (4) der Klappe (2) außenseitig mindestens ein in radialer Richtung vorstehender Anschlag (8) ausgebildet ist.
Klappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei Zapfen der Klappe (4) mindestens jeweils ein Anschlag (8) angeordnet ist.
Klappenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Zapfen (4) zwei Anschläge (8) angeordnet sind.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (8) gleich ausgebildet sind.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass klappenseitig des Anschlags (8) ein sich in radialer Richtung erstreckender Rand ausgebildet ist, welcher einen Außendurchmesser von mindestens dem Außendurchmesser des Anschlags (8) aufweist.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur des Zapfens (4) ein Innensechskant (5) ist.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschläge (8) zumindest teilweise radial außerhalb der Innenkontur des Zapfens (4) angeordnet sind.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das antreibende Wellenende ein Ende einer Motorwelle ist, welches eine der Innenkontur des Zapfens (4) entsprechende Außenkontur aufweist.
Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Luftführungsgehäuse (1), gekennzeichnet durch mindestens eine Klappenanordnung zur Regelung eines Luftstroms nach einem der vorstehenden Ansprüche.