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Die
Erfindung betrifft eine Klappe, insbesondere Mischklappe für eine Lüftungs-,
Heizungs- und/oder Klimaanlage.
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In
Luftführungskanälen für eine Lüftungs-, Heizungs-
und/oder Klimaanlage wird eine Mehrzahl von Klappen verwendet, welche
die Luftströmung steuern.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn unterschiedliche Luftströme, z. B.
Warmluft, Kaltluft, Frischluft und/oder Umluft, miteinander gemischt werden
sollen. Dabei sind üblicherweise
Klappen, insbesondere Mischklappe mit einem im Wesentlichen flachen
oder ebenen Bereich vorgesehen, der zum Verschließen und/oder Öffnen der
Luftführungskanäle dient.
Im Allgemeinen ist hierzu die jeweilige Klappe um eine symmetrische,
insbesondere mittige Achse schwenkbar, mit Hilfe derer zwei in einem
Winkel zueinander oder parallel übereinander
verlaufenden Luftführungskanäle verschließbar sind.
Auch kann die Klappe endseitig gelagert sein.
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In
Abhängigkeit
von der Anströmung
der Klappe mit unterschiedlichen Luftströmen kann es in verschiedenen
Klappenstellungen, insbesondere in Zwischenstellungen durch eine
Teilung der Luftströme
an der Klappe in Strömungsrichtung
nach der Klappe zu Strähnigkeiten
in der Luftströmung
der gemischten Luft kommen. Hierdurch treten am Luftaustritt große Temperaturunterschiede
auf.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klappe für eine Lüftungs-,
Heizungs- und/oder Klimaanlage anzugeben, welche eine homogene Mischung
unterschiedlicher Luftströme
ermöglicht.
Darüber
hinaus ist eine besonders einfache Vorrichtung zur Luftführung mit
einer solchen Klappe anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Klappe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich der
Vorrichtung zur Luftführung
wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 17.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Klappe,
insbesondere eine Mischklappe umfasst zwei Absperrflächen, von
denen eine erste Absperrfläche
asymmetrisch gelagert ist und an einem Ende der ersten Absperrfläche ein
Gelenk angeordnet ist, in welches eine zweite Absperrfläche eingreift.
Durch eine strömungseingangsseitige
Anordnung des Gelenkes in Offenstellung der Klappe wird die einströmende Luft, insbesondere
unterschiedliche Luftströme
von den Absperrflächen
nach außen
in Richtung eines umgebenden Gehäuses
gelenkt und durch einen nach der Klappe entstehenden Unterdruck
hinreichend gut vermischt, so dass strömungsausgangsseitig Strähnigkeiten
und Temperaturunterschiede weitgehend vermieden sind. Somit ergibt
sich eine den thermischen Komfort unterstützende strömungsgünstige Einströmung in
einen anschließenden
als Misch- oder Temperierkanal ausgebildeten Luftführungskanal
oder einen anschließenden
Luftausströmer
zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraumes. Darüber hinaus
ist eine derartige Klappe besonders einfach ausgeführt. Die
Klappe weist eine einfache und kostengünstige Kinematik auf und kann
einfach in ein Gehäuse
integriert, insbesondere montiert bzw. demontiert werden.
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Vorzugsweise
ist die erste Absperrfläche
um eine in der Flächenebene
liegende Achse drehbar. Dabei liegt die Achse asymmetrisch in Richtung
des Endes der ersten Absperrfläche,
an welchem das Gelenk angeordnet ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die zweite Absperrfläche
seitlich geführt.
Hierzu weist die zweite Absperrfläche vorteilhafterweise seitlich
mindestens einen überstehenden
Zapfen auf, der in einer in einer Kurve oder in einem Bogen verlaufenden Führung geführt ist.
Für eine
sichere und genaue Führung
der zweiten Absperrfläche
weist diese an beiden Seiten jeweils einen überstehenden Zapfen auf.
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Zweckmäßigerweise
ist die Führung
durch eine Führungsnut
oder ein Langloch gebildet, in welches der Zapfen eingreift und
geführt
ist.
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Vorteilhafterweise
ist die Führung
in eine Wandung eines die Klappe umgebenden Gehäuses eingebracht. Hierdurch
ist die Klappe einfach und sicher in einem durch das Gehäuse gebildeten
Luftführungskanal
gehalten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Gelenk in Form eines Scharniergelenkes ausgeführt ist.
Beispielsweise sind die zugewandten Enden der beiden Absperrflächen mit
zueinander korrespondierenden Ösen
versehen, in die ein Verbindungsstift steckbar ist. Je nach Form
und Ausführung
der Klappe kann das Gelenk bei einer als Kunststoffformteil ausgebildeten
Klappe beweglich gespritzt oder als ein Filmscharnier ausgeführt sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die Absperrflächen
unterschiedlich große
Abmessungen auf. Insbesondere ist die erste, asymmetrisch gelagerte
Absperrfläche
größer als
die zweite Absperrfläche.
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Für eine einfache
synchrone Verstellung beider Absperrflächen bewegt sich die zweite
Absperrfläche
durch Drehen der ersten Absperrfläche über das Gelenk mit.
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Vorzugsweise
bewegen sich die beiden Absperrflächen beim Drehen der ersten
Absperrfläche gegenläufig. D.
h. die Absperrflächen öffnen und schließen den
Luftführungskanal
durch gegenläufige Bewegung,
indem sie mit entgegen gesetztem Drehsinn aufeinander zu oder voneinander
weg bewegt werden.
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Vorteilhafterweise
sind die Absperrflächen eben,
insbesondere plattenförmig
ausgebildet. Dies ermöglicht
eine Platz und Bauraum sparende Ausführung der Klappe.
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Durch
die ebene oder flache Ausführung
der Absperrflächen
liegen diese in Offenstellung vorzugsweise formschlüssig aufeinander,
wobei das Gelenk strömungseingangsseitig
angeordnet ist. Somit öffnet
die Klappe in Form von asymmetrischen Schmetterlingsflügeln die
Absperrflächen
in Strömungsrichtung
der Luft, so dass die einströmende Luft
am Gelenk über
die sich öffnenden
Absperrflächen
nach außen
in zwei Luftströme
umgelenkt wird, so dass nach der Klappe in Strömungsrichtung gesehen ein Unterdruck
entsteht, welcher zu einer Verwirbelung der beiden Luftströme führt und
diese miteinander mischt. Sind strömungseingangsseitig zwei unterschiedlich
temperierte Luftströme
zuführbar,
so werden diese vorteilhafterweise durch die Klappe homogen vermischt,
so dass strömungsausgangsseitig Temperaturunterschiede
oder Strähnigkeiten
vermieden sind.
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Vorzugsweise
liegen die Absperrflächen
in Schließstellung
formschlüssig,
insbesondere passgenau an einem umgebenden Gehäuse an. Gegebenenfalls können die
Absperrflächen
randseitig mit einem Dichtelement versehen sein, um in der Schließstellung
den Luftführungskanal
strömungsdicht
abschließen
zu können.
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Zur
Verstellung der Absperrflächen
der Klappe ist die erste Absperrfläche mit einem Schwenkhebel
versehen. Durch Bewegung des Schwenkhebels in Längsausdehnung der Klappe nach
vorne oder nach hinten wird die Klappe vollständig geöffnet, d. h. die Absperrflächen liegen
aufeinander, bzw. vollständig
geschlossen, d. h. die Absperrflächen
stehen weitgehend senkrecht und somit quer zur Strömungsrichtung
und sperren den Luftstrom.
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Zusätzlich kann
auf mindestens eine oder beide Absperrflächen mindestens ein Luftleitelement aufgesteckt
werden. Je nach Form und Struktur der Luftleitelemente beeinflussen
diese bei geöffneter Klappe
die die Absperrflächen
umströmenden
Luftströme.
Insbesondere sind die Luftleitelemente derart ge formt, dass diese
zu einer Verwirbelung und guten Vermischung der beiden an den Absperrflächen vorbeiströmenden Luftströme beitragen.
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Hinsichtlich
der Vorrichtung zur Luftführung in
einer Lüftungs-,
Heizungs- und/oder
Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges weist diese die vorhergehend beschriebene
Klappe auf, die in einem Gehäuse asymmetrisch
gelagert ist und zur Absperrung eines Luftführungskanals vorgesehen ist.
Bevorzugt umfasst der Luftführungskanal
mindestens zwei Teilkanäle,
die mit der als Mischklappe ausgebildeten Klappe in der Schließstellung
vollständig
geschlossen und in der Offenstellung vollständig geöffnet sind oder in einer beliebigen
Zwischenstellung der Klappe teilweise geöffnet bzw. geschlossen sind,
so dass unterschiedliche Luftströme
gemischt werden können.
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Für eine einfache
Montage bzw. Demontage der Klappe ist das Gehäuse mehrteilig ausgeführt. Vorzugsweise
ist das Gehäuse
in Längsausdehnung im
Bereich der asymmetrischen Lagerung der ersten Absperrfläche geteilt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch
im Längsschnitt
eine Klappe mit zwei Absperrflächen,
von denen eine asymmetrisch gelagert ist,
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2 schematisch
im Längsschnitt
die Klappe gemäß 1 in
Offenstellung,
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3 schematisch
im Längsschnitt
die Klappe gemäß 1 in
Schließstellung,
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4 schematisch
im Längsschnitt
die Klappe gemäß 1 in
Schließstellung
mit aufgestecktem Luftleitelement,
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5 schematisch
in perspektivischer Darstellung die Klappe gemäß 1 in Schließstellung,
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6 schematisch
in perspektivischer Darstellung die Klappe gemäß 1 in Offenstellung,
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7 schematisch
in Explosionsdarstellung die Klappe gemäß 1, und
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8 schematisch
in Explosionsdarstellung die Klappe gemäß 1 optional
mit mehreren aufsteckbaren Luftleitelementen.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine Klappe 1 für
eine Lüftungs-, Heizungs-
und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Die Klappe 1 ist
als eine Mischklappe ausgeführt,
welche strömungseingangsseitig
zuströmende, beispielsweise
unterschiedliche, insbesondere unterschiedlich temperierte Luftströme E1 und
E2 strömungsausgangsseitig
miteinander zu einem Ausgangsstrom A mischt.
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Dabei
ist die Klappe 1 in einem Gehäuse 2 angeordnet,
welches insbesondere die Wandung eines Luftführungskanals oder eines Luftausströmers bildet.
Für eine
einfache Montage bzw. Demontage der Klappe 1 in das Gehäuse 2 ist
dieses mehrteilig ausgeführt.
Beispielsweise umfasst das Gehäuse 2 mindestens
zwei Gehäuseteile 2.1 und 2.2.
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Die
Klappe 1 dient dabei dem Verschließen bzw. Öffnen des Luftführungskanals
oder Luftausströmers.
Dabei kann der Luftführungskanal
strömungseingangsseitig
in mindestens zwei Teilkanäle unterteilt
sein, die mit der als Mischklappe ausgebildeten Klappe 1 in
der Schließstellung
vollständig
geschlossen und in der Offenstellung vollständig geöffnet sind oder in einer beliebigen
Zwischenstellung der Klappe teilweise geöffnet bzw. geschlossen sind, so
dass die strömungseingangsseitig
zuströmenden unterschiedlichen
Luftströme
E1, E2 strömungsausgangsseitig
zu dem Ausgangsstrom A gemischt werden.
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Im
Detail umfasst die Klappe 1 zwei Absperrflächen 1.1 und 1.2,
welche zwischen zwei Endlagenstellungen in eine beliebige Zwischenstellung
beweg bar im Gehäuse 2 angeordnet
sind. Dabei ist eine erste Absperrfläche 1.1 asymmetrisch
gelagert. Eine zweite Absperrfläche 1.2 ist über ein
an einem Ende der ersten Absperrfläche 1.1 angeordnetes
Gelenk 1.3 mit der ersten Absperrfläche 1.1 verbunden.
Dabei ist die erste Absperrfläche 1.1 um
eine in deren Flächenebene
liegende Achse 1.1.1 drehbar. Die Achse 1.1.1 ist
asymmetrisch in der Flächenebene der
ersten Absperrfläche 1.1 angeordnet.
Zur Fixierung der Klappe 1 kann eine der Achse 1.1.1 zugeordnete
Drehwelle 1.1.2 der ersten Absperrfläche 1.1 in einer nicht
näher dargestellten
Aufnahme des Gehäuses 2 gehalten
sein.
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Die
zweite Absperrfläche 1.2 ist
vorzugsweise seitlich geführt.
Hierzu weist die zweite Absperrfläche 1.2 seitlich mindestens
einen überstehenden Zapfen 1.2.1 auf,
der in einer in einer Kurve oder einem Bogen verlaufenden Führung 3 geführt ist.
Beispielsweise ist die Führung 3 als
eine Führungsnut oder
ein Langloch ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Führung 3 in
die Wandung des die Klappe 1 umgebenden Gehäuses 2 eingebracht.
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Die
beiden Absperrflächen 1.1 und 1.2 sind darüber hinaus
unterschiedlich groß ausgeführt. So ist
beispielsweise die erste Absperrfläche 1.1 größer als
die zweite Absperrfläche 1.2.
Vorzugsweise sind die Absperrflächen 1.1 und 1.2 eben
und flach in Form von Platten ausgeführt. Auch können die beiden Absperrflächen 1.1 und 1.2 andere
geeignete Abmessungen und/oder Formen aufweisen. Insbesondere können die
Absperrflächen 1.1 und 1.2 zur Strömungsbeeinflussung
der diese umströmenden Luftströme E1 und
E2 auf der Oberfläche
entsprechend strukturiert oder geformt sein.
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Vorzugsweise
ist die Klappe 1 als ein Kunststoffformteil mit einzelnen
separaten Formteilen oder als ein beweglich gespritztes Kunststoffformteil
ausgeführt.
Auch kann die Klappe 1 aus einem anderen geeigneten Material
gebildet sein.
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Zum
Einstellen der Luftströme
E1 und E2 durch Öffnen
bzw. Schließen
der Klappe 1 ist an der ersten Absperrfläche 1.1 ein
Schwenkhebel 4 angeordnet, welcher durch Bewegen entlang
des Pfeiles B die erste Absperrflä che 1.1 um deren Achse 1.1.1 schwenkt.
Durch dieses Drehen der ersten Absperrfläche 1.1 bewegt sich über das
Gelenk 1.3 die zweite Absperrfläche 1.2 mit, welche
dabei entlang der Führung 3 geführt wird.
Dabei werden die beiden Absperrflächen 1.1 und 1.2 gegenläufig bewegt,
d. h. mit entgegen gesetzten Drehsinn aufeinander zu oder voneinander
weg bewegt.
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In 1 sind
die Absperrflächen 1.1 und 1.2 in
eine Zwischenstellung gebracht, in welcher die Klappe 1 als
Mischklappe zur Mischung der beiden Luftströme E1 und E2 dient. Dabei sind
die beiden Absperrflächen 1.1 und 1.2 derart
zueinander bewegt, dass das diese gemeinsame Gelenk 1.3 strömungseingangsseitig
liegt, so dass die beiden zuströmenden
Luftströme
E1 und E2 an den Außenflächen der
Absperrflächen 1.1 und 1.2 entlang
an die Innenwandung des Gehäuses 2 gelenkt
werden und durch den nach der Klappe 1 entstehenden Unterdruck
strömungsausgangsseitig
vermischt werden.
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2 zeigt
die Klappe 1 in einer der Endlagenstellungen, insbesondere
in vollständig
geöffneter
Stellung (= Offenstellung). Dabei liegen die Absperrflächen 1.1 und 1.2 in
dieser Offenstellung der Klappe 1 formschlüssig aufeinander;
das Gelenk 1.3 ist strömungseingangsseitig
angeordnet. Zum Einstellen dieser Offenstellung wird der Schwenkhebel 4 gemäß dem Pfeil
B entgegen der Strömungsrichtung herausgezogen,
so dass sich die beiden Absperrflächen 1.1 und 1.2 aufeinander
zu bis zur liegenden Endlagenstellung bewegen.
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3 zeigt
die Klappe 1 in der anderen Endlagenstellung, insbesondere
in vollständig
geschlossener Stellung (= Schließstellung). Zum Einstellen dieser
Schließstellung
wird der Schwenkhebel 4 gemäß dem Pfeil B in Strömungsrichtung
bewegt, so dass sich die beiden Absperrflächen 1.1 und 1.2 voneinander
weg in die Endlagenstellung bewegen. In der Endlagenstellung liegen
die Absperrflächen 1.1 und 1.2 formschlüssig und
passgenau an dem umgebenden Gehäuse 2 an.
Hierzu kann das Gehäuse 2, insbesondere
dessen Gehäuseteil 2.1 mit
einem umlaufenden Anschlag 2.3 versehen sein, an welchem die
Absperrflächen 1.1 und 1.2 anliegen.
Gegebenenfalls können
die Absperrflächen 1.1 und 1.2 in nicht
näher dargestellter
Art und Weise insbesondere im auf den Anschlag 2.3 aufliegenden
Bereich mit einem Dichtelement, z. B. einem elastischen Dichtelement,
versehen sein.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform für die Klappe 1 gemäß 3 mit
einem an der Klappe 1 ansteckbaren Luftleitelement 5 zur
Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit
bei ungleicher Zuströmung
bzw. der Strömungsform
bei teilweise oder vollständig
geöffneter
Stellung der Klappe 1. Je nach Ausführungsform kann das Luftleitelement 5 auf
eine der Absperrflächen 1.1 oder 1.2 aufsteckbar sein.
Im Ausführungsbeispiel
nach 4 ist das Luftleitelement 5 auf die erste
Absperrfläche 1.1 aufgesteckt.
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5 zeigt
die Klappe 1 gemäß 3 in
der geschlossenen Endlagenstellung in perspektivischer Ansicht.
Die beiden Gehäuseteile 2.1 und 2.2 sind formschlüssig aufeinander
gesteckt. Im Bereich der Achse 1.2.1 und der Führung 3 weisen
die Gehäuseteile 2.1 und 2.2 entsprechende
Ausformungen 2.1.1 bzw. 2.2.1 zur Aufnahme der
Drehwelle 1.1.2 der ersten Absperrfläche 1.1 bzw. zur Ausbildung
der Führung 3 für die zweite
Absperrfläche 1.2 auf.
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6 zeigt
die Klappe 1 gemäß 2 in
der geöffneten
Endlagenstellung in perspektivischer Darstellung. Das Gelenk 1.3 ist
in Form eines Scharniergelenkes ausgeführt. Hierzu ist jede Absperrfläche 1.1 und 1.2 mit
zueinander korrespondierenden Ösen 1.1.3 bzw. 1.2.2 an
den zugewandten Enden der Absperrflächen 1.1 und 1.2 versehen.
In die Ösen 1.1.3 und 1.2.2 ist
ein Verbindungsstift gesteckt. Je nach Ausführungsform der Klappe 1 kann
das Gelenk 1.3 als Filmscharnier oder als ein beweglich
gespritztes Formteil ausgeführt
sein.
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7 zeigt
die Klappe 1 und das diese umgebende Gehäuse 2 in
Explosionsdarstellung mit dem Gehäuseteil 2.1 für die Abströmung und
dem Gehäuseteil 2.2 für die Zuströmung. Das
Gelenk 1.3 der Klappe 1 ist als Scharnier ausgeführt. Durch
die in Längsausdehnung
im Bereich der asymmetrischen Lagerung der ersten Absperrfläche 1.1 geteilten
Ausführung
des Gehäuses 2 kann
die Klappe 1 in das Gehäuse 2 besonders
einfach und schnell ein- bzw. ausgebaut werden. Die Klappe 1 ist
im montierten Zustand gezeigt, d. h. beide Absperrflächen 1.1 und 1.2 sind über das
Gelenk 1.3 miteinander verbunden.
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8 zeigt
die Klappe 1 im demontierten Zustand mit den voneinander
getrennten Absperrflächen 1.1 und 1.2 und
das die Klappe 1 umgebende Gehäuse 2 in Explosionsdarstellung.
Zusätzlich
sind verschiedene Beispiele für
ein auf eines der Absperrflächen 1.1 oder 1.2 aufsteckbares
Luftleitelement 5 gezeigt (siehe auch 4 mit
aufgestecktem Luftleitelement 5).