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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Kraftfahrzeugklimaanlagen sind mit sogenannten bi-funktionalen Ausströmern versehen, die neben dem konventionellen gerichteten Ausströmen von Luft aus einem Luftaustritt der Kraftfahrzeugklimaanlage auch ein Ausströmen eines verwirbelten, diffusen Luftstroms ermöglichen. Ein diffuser Luftstrom wird dabei durch eine verdrallte Flügelgeometrie erzielt, wobei eine Vielzahl von in einem Luftführungskanal hintereinander angeordneten Ringen die Form einer Drallflügelgeometrie bildet.
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In
EP 1 972 476 A1 ist beispielsweise ein Luftausströmer mit Drallströmung und gerichteter Strömung, welche in einen Fahrzeuginnenraum eingeleitet wird, beschrieben. Der Luftausströmer weist einen Luftführungskanal und mindestens ein darin angeordnetes Luftleitelement in der Art eines Schaufelkranzes mit mindestens einer Schaufel auf, wobei jede der Schaufeln aus mindestens zwei axial hintereinander angeordneten Segmenten gebildet ist, die zwischen einer einen Modus „Diffus” bewirkenden Stellung und einer einen Modus „Gesamtluft” bewirkenden Stellung mit einem axial variabel einstellbaren Strömungsquerschnitt des Luftführungskanals zumindest relativ zueinander angular verstellbar sind.
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Ein weiterer bi-funktionaler Luftausströmer ist in
WO 2008/107070 A1 beschrieben, der ein zweiteiliges Gehäuse umfasst, welches im zusammengebauten Zustand im Wesentlichen kugelförmig ist und in welchem ein erstes Luftleitelement und ein zweites Luftleitelement angeordnet sind. Das erste Luftleitelement ist als Ringelement ausgebildet, an welchem radial nach innen weisend Schaufeln eines starren Schaufelkranzes angeordnet sind, deren Schaufelenden auf einem im Ringelement zentrisch angeordneten Hohlzylinder für eine spotförmige Luftausströmung befestigt sind. Das zweite Luftleitelement ist aus einem weiteren Schaufelkranz mit mindestens einem weiteren Schaufelkranz mit mehreren Schaufeln gebildet, deren jeweils radial nach innen weisendes Schaufelende bewegbar auf dem Hohlzylinder und deren radial nach außen weisendes Schaufelende bewegbar in einer vorgegebenen Anzahl von im Gehäuse frei beweglich angeordneten Ringsegmenten angeordnet sind.
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Nachteilig bei den bekannten Luftausströmern ist jedoch, dass es sich hierbei um Rundausströmen handelt, also um solche Ausströmer, die sich für Luftführungskanäle mit rundem Querschnitt eignen. Um derartige Rundausströmer an einen Luftführungskanal mit rechteckigem Querschnitt anzupassen, ist eine erhöhte Anzahl von Bauteilen sowie in Abhängigkeit von der Bedienung eine komplexe Kinematik erforderlich. Zudem schränkt die vorgegebene Geometrie der Ringe das Design stark ein.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die einen effektiven und kostengünstigen bi-funktionalen Ausströmer für einen Luftführungskanal mit rechteckigem Querschnitt einsetzt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Erfindungsgemäß wird eine Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Luftführungsgehäuse bereitgestellt, in welchem zumindest ein bi-funktionaler Luftausströmer vorgesehen ist, welcher zumindest einen Luftführungskanal mit zumindest einem darin angeordneten Luftleitelement aufweist, wobei der Luftausströmer sowohl einen gerichteten als auch einen diffusen Luftaustritt aus dem zumindest einen Luftführungskanal ermöglicht, wobei das zumindest eine Luftleitelement ein im Wesentlichen rechteckiges flexibles Element ist, welches gelagert ist, um in einer ersten Position den gerichteten Luftaustritt und in einer zweiten Position den diffusen Luftaustritt zu bewirken. Durch das zumindest eine flexible Element und dessen Lagerung wird auf einfache und somit kostengünstige Art und Weise ohne die Notwendigkeit einer komplexen Kinematik ein bi-funktionaler Luftausströmer vorgesehen, der den gesamten Rechteckquerschnitt eines Luftführungskanals nutzen kann. Somit entstehen in einem Modus mit gerichteter Luftströmung keine Druckverluste im Vergleich zu den oben beschriebenen bekannten Rundausströmern. Statt auf Ringen angebrachte Verdrallgeometrien zu verwenden, sind flexible Elemente bzw. flexible Wände in dem Luftführungskanal vorgesehen, deren Zustand durch ihre Flexibilität je nach Einstellung, d. h. diffuse oder gerichtete Luftströmung, veränderbar ist. Eine einfache Kinematik für das Umschalten zwischen dem Modus der gerichteten Luftströmung und dem Modus der diffusen Luftströmung kann eingesetzt werden, und die Anzahl der erforderlichen Bauteile kann reduziert werden. Aufgrund des einfachen Montagekonzepts können darüber hinaus Kosten eingespart werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das flexible Element ein plattenartiges Element ist.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das flexible Element in der ersten Position als im Wesentlichen rechteckiger Flügel ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das flexible Element in der ersten Position mit seiner Längsachse im Wesentlichen in Luftströmungsrichtung ausgerichtet. So wird die Luftströmung in dieser Position durch das flexible Element nicht beeinflusst und kann als gerichteter Luftstrom aus den dafür vorgesehenen Luftaustritten der Klimaanlage in den Kraftfahrzeuginnenraum geleitet werden.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nimmt das flexible Element in der zweiten Position eine Drallflügelgeometrie an. Zwischen der ersten Position und der zweiten Position können darüber hinaus Zwischenstellungen vorgesehen werden, in denen die Luftströmung je nach Bedarf stärker oder weniger stark umgelenkt wird, so dass ihr entsprechend ein mehr oder weniger starker Drall verliehen wird.
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Vorzugsweise ist das flexible Element an einem ersten Ende an einem Festlagerungsteil fest gelagert.
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Noch bevorzugter ist es, wenn das flexible Element an einem zweiten Ende an einem translatorisch oder rotatorisch bewegbaren Lagerungsteil gelagert ist. Durch die gezielte Lagerung des flexiblen Elements wird dieses gezwungen, von einer parallel zur Luftströmungsrichtung angeordneten Wand die Form eines Drallflügels anzunehmen. Die vorgegebene Flügelgeometrie kann auch nur über einen Teilbereich auf die Wand einwirken, z. B. außerhalb des Sichtbereichs.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das flexible Element durch translatorische oder rotatorische Bewegung des bewegbaren Lagerungsteils von der ersten Position zu der zweiten Position verstellbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das bewegbare Lagerungsteil in einem bewegbaren Bedienteil gelagert.
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Vorzugsweise ist die translatorische oder rotatorische Bewegung des bewegbaren Lagerungsteils über eine Kinematik, eine Kurvenscheibe oder zumindest eine Kurvenbahn bei Betätigung des Bedienelements durch einen Benutzer einleitbar. Beispielsweise können durch eine Kurvenscheibe, die sich translatorisch und/oder rotatorisch bewegt, eingreifende Lagerpunkte an dem flexiblen Element verschoben oder verdreht werden, wodurch das flexible Element die Form einer vorgegebenen Geometrie annimmt. Alternativ kann das flexible Element entlang einer vorgegebenen Form, wie beispielsweise einer Kurvenbahn, gezogen oder gedreht werden. Über die vorgegebene Form können die verschiedenen Betriebsmodi, in welchen eine diffuse oder gerichtete Luftströmung bereitgestellt wird, realisiert werden. Statt Ziehen oder Drehen des flexiblen Elements entlang der Kurvenbahn kann jedoch alternativ auch die vorgegebene Form, d. h. die Kurvenbahn, gezogen oder gedreht werden. Dies kann beispielsweise über eine Kinematik erfolgen, die von einem Benutzer direkt bedient wird.
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Darüber hinaus weist das bewegbare Lagerungsteil vorteilhafterweise zumindest eine Lagerungsrippe zur Lagerung des zumindest einen Luftleitelements auf.
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Es ist auch bevorzugt, wenn die zumindest eine Lagerungsrippe in Strömungsrichtung angeordnet, dazu verdreht angeordnet, oder verdrehbar gelagert an dem bewegbaren Lagerungsteil vorgesehen ist.
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Besonders bevorzugt ist eine Vielzahl von flexiblen Elementen in dem Luftführungskanal um einen Umfang eines hülsenförmigen Grundkörpers herum kreisförmig angeordnet.
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Darüber hinaus ist es auch bevorzugt, wenn der Querschnitt des Luftführungskanals rechteckig ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Festlagerungsteil und/oder das bewegbare Lagerungsteil mit dem zumindest einen darin gelagerten zumindest einen Luftleitelement an den rechteckigen Querschnitt des Luftführungskanals angepasst. Durch Nutzung des gesamten rechteckigen Querschnitts werden unterwünschte Druckverluste in der Luftströmung sicher vermieden.
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Der bi-funktionale Luftausströmer kann darüber hinaus eine zusätzliche Funktion aufweisen, gemäß der in Abhängigkeit von der einströmenden Luftmenge eine gezielte Kraft auf das flexible Element eingeleitet wird. Diese Kraft kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Umlenkung der Luft durch Änderung der Flügelgeometrie zu beeinflussen, wie z. B. die Verdrallung zu erhöhen, wenn die Luftmenge zunimmt. Dies kann vorzugsweise durch definierte Flächen erfolgen, welche die Kraft aus dem Luftdruck resultierend direkt oder indirekt auf das flexible Element einwirken lässt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Luftausströmers gemäß einer Ausführungsform in einer ersten Position;
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2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Luftausströmers in einer zweiten Position;
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3 eine perspektivische Ansicht der Lagerung eines Luftausströmers gemäß einer Ausführungsform in auseinandergezogenen Einzelteilen;
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4A eine Vorderansicht eines Luftausströmers gemäß einer Ausführungsform in der ersten Stellung;
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4B eine Vorderansicht des in 4A gezeigten Luftausströmers in der zweiten Stellung;
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5A eine perspektivische Ansicht eines Luftausströmers gemäß einer weiteren Ausführungsform in der ersten Stellung;
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5B eine perspektivische Ansicht des in 5A gezeigten Luftausströmers in der zweiten Stellung;
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6A eine Ansicht eines flexiblen Elements in der ersten Stellung; und
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6B eine Ansicht des in 6A gezeigten flexiblen Elements in der zweiten Stellung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Luftausströmers 1 gemäß einer Ausführungsform in einer ersten Position. Die allgemein Geometrie, Anordnung und Anzahl der Verdrallungsgeometrie und die Auslegung und Anordnung im Luftführungskanal 2 erfolgend dabei analog zu bekannten Luftausströmerkonfigurationen. Durch die durch Bezugszeichen S gekennzeichneten Pfeile ist schematisch die Richtung einer Luftströmung in dem einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Luftführungskanal 2 dargestellt, welche in Richtung zu einem in einen Fahrzeuginnenraum (nicht dargestellt) öffnenden Luftaustritt (nicht dargestellt) geleitet wird. Auf einer hier vereinfacht dargestellten Lagerung 4, die näher im Zusammenhang mit 3 beschrieben werden wird, ist anstelle der im Stand der Technik bekannten Ringe ein flexibles Element 3 angeordnet. Das flexible Element 3 ist rechteckig und plattenartig ausgebildet und befindet sich hier in einer ersten Position, wo die Längsachse L des flexiblen Elements 3 parallel zu der Strömungsrichtung S der Luftströmung in dem Luftführungskanal 2 ausgerichtet ist. In dieser Position wird die Luftströmung durch das flexible Element 3 nicht verwirbelt und kann in einem Betriebsmodus „Gesamtluft” als gerichteter Luftstrom in den Fahrzeuginnenraum geleitet werden. In der Figur ist lediglich schematisch ein einzelnes flexibles Element 3 dargestellt. Es können jedoch eine Vielzahl von flexiblen Elementen 3 um den Umfang der Lagerung 4 herum ringförmig angeordnet sein. Das flexible Element 3 weist darüber hinaus ein erstes Ende 10 und ein zweites Ende 11 auf, die jeweils in der Lagerung 4, wie später beschrieben, gelagert sind.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Luftausströmens 1 in einer zweiten Position. Das in der ersten Position rechteckige und stromlinienförmig ausgerichtete flexible Element 3 ist durch Rotation der Lagerung 4, wie im Zusammenhang mit 3 noch detaillierter beschrieben wird, zumindest teilweise in die Luftströmung S gedreht worden, wodurch ihm eine Drallflügelgeometrie verliehen worden ist. Durch translatorische und/oder rotatorische Bewegung kann das flexible Element 3 verschiedene Formen einer Drallflügelgeometrie annehmen. Die Krafteinleitung kann manuell, aktuatorisch oder durch die einströmende Luft eingeleitet werden. Dabei wirkt die Kraft direkt oder indirekt über eine Kinematik (nicht dargestellt) auf das flexible Element 3 ein. Durch die Verdrallung des flexiblen Elements 3 wird die Luftströmung S umgelenkt, so dass in der hier dargestellten zweiten Position die Luftströmung S einem Betriebsmodus „Diffusluft” diese diffus und nicht in gerichteter Form in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird. Auf die durch das flexible Element 3 gebildete Wand kann dabei eine gezielte Kraft eingeleitet werden. Diese Kraft kann z. B. dazu genutzt werden, um die Umlenkung der Luftströmung S durch Änderung der Flügelgeometrie zu beeinflussen. Zum Beispiel kann die Verdrallung erhöht werden, wenn die Luftmenge im Luftführungskanal 2 zunimmt. Dies kann durch definierte Flächen erfolgen, welche die Kraft aus dem Luftdruck resultierend direkt oder indirekt auf das flexible Element 3 einwirken lassen.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Lagerung 4 eines Luftausströmers 3 gemäß einer Ausführungsform in auseinandergezogenen Einzelteilen. Die Lagerung 4 umfasst ein Festlagerungsteil 5, ein bewegbares Lagerungsteil 6 und ein bewegbares Bedienteil 7, das beispielsweise durch den Fahrer oder einen Passagier des Kraftfahrzeugs betätigbar ist. Das bewegbare Lagerungsteil 6 kann translatorisch oder rotatorisch bewegbar sein. Das bewegbare Lagerungsteil 6 ist in zusammengebauten Zustand in dem bewegbaren Bedienteil 7 gelagert. Das bewegbare Bedienteil 7 ist in zusammengebauten Zustand wiederum in dem eine Kurvenbahn aufweisenden Festlagerungsteil 5 gelagert. Sowohl das Festlagerungsteil 5 als auch das bewegbare Lagerungsteil 6 weisen jeweilig eine Vielzahl von Lagerungsrippen 8, 8' auf. In der Ausführungsform weisen das Festlagerungsteil 5 und das bewegbare Lagerungsteil 6 jeweils 6 Lagerungsrippen 8, 8' auf, welche radial von einem hülsenförmigen Grundkörper 9, 9' abragen. In jede Lagerungsrippe 8 des Festlagerungsteils 5 ist ein erstes Ende eines hier nicht dargestellten flexiblen Elements 3 aufnehmbar bzw. darin fixierbar. In jede Lagerungsrippe 8' des bewegbaren Lagerungsteils 6 ist ein zweites Ende des hier nicht dargestellten flexiblen Elements 3 aufnehmbar bzw. darin fixierbar. Das Festlagerteil 5 ist in dem hier nicht dargestellten Luftführungskanal 2 einströmungsseitig in Bezug auf die Luftströmung angeordnet und das bewegbare Lagerteil 6 abströmungsseitig. Wie in der Figur erkennbar ist, sind die jeweiligen Lagerungsrippen 8, 8' in ihrer Länge derartig ausgebildet, dass durch ihre Enden jeweils ein rechteckiger Querschnitt gebildet wird.
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Daher umfasst das Festlagerungsteil 5 zwei gegenüberliegende kurze Lagerungsrippen 8 und vier jeweils um den Umfang des hülsenförmigen Grundkörpers 9 herum in einem Winkel von 60° zueinander beabstandete lange Lagerungsrippen 8. Die Lagerungsrippen 8' des bewegbaren Lagerungsteils 6 sind analog zu den Lagerungsrippen 8 des Festlagerungsteils 5 ausgebildet.
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4A zeigt eine Vorderansicht eines Luftausströmers 1 gemäß einer Ausführungsform in der ersten Stellung, welche dem Betriebsmodus „Gesamtluft” entspricht, in welchem eine gerichtete Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet wird. Wie hier erkennbar ist, ist der Luftausströmer 1 in einem Luftführungskanal 2 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet. In der hier dargestellten ersten Stellung sind die Lagerungsrippen 8' des bewegbaren Lagerungsteils 6 mit den entsprechenden Lagerungsrippen 8 des Festlagerungsteils 5 ausgerichtet bzw. überlagern diese. Die jeweils in den Lagerungsrippen 8, 8' gelagerten hier jedoch nicht dargestellten flexiblen Elemente 3 sind in dieser Stellung stromlinienförmig in dem Luftführungskanal, wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben, ausgerichtet, um eine gerichtete Luftströmung S zu einem Luftaustritt der Klimaanlage in den Fahrzeuginnenraum zu erlauben.
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4B zeigt eine Vorderansicht des in 4A gezeigten Luftausströmers 1 in der zweiten Stellung, welche dem Betriebsmodus „Diffusluft” entspricht, in welchem eine diffuse Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet wird. Hierzu ist das bewegbare Lagerungsteil 6 um eine Drehachse D herum gedreht worden, wobei das Festlagerungsteil 5 im Luftführungskanal 2 fixiert ist und seine Position somit in der ersten und zweiten Position jeweils beibehält. Durch die Drehung des bewegbaren Lagerungsteils 6 werden die darin auf die oben beschriebene Weise gelagerten zweiten Enden der flexiblen Elemente (hier nicht dargestellt) relativ zu ihren ersten Enden verdreht und somit wird eine Drallflügelgeometrie der flexiblen Elemente erzielt, um eine diffuse Luftströmung zu erzeugen.
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5A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Luftausströmers 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform in der ersten Stellung. Die Lagerung der flexiblen Elemente 3 erfolgt in Bezug auf ihre jeweiligen ersten Enden analog zu der in 3 bis 4B dargestellten Ausführungsform, wobei die jeweiligen ersten Enden jeweils in einer Lagerungsrippe 8 des Festlagerungsteils 5 ortsfest fixiert sind. Im Gegensatz zu der in 3 bis 4B dargestellten Ausführungsform erfolgt die Lagerung der zweiten Enden jedoch an Lagerungspunkten 12, welche auf dem bewegbaren Lagerungsteil 6 als davon abragende Stifte ausgebildet sind, welche durch Schlitze 13, die in dem Umfang des hülsenförmigen Grundkörpers 9 vorgesehen sind, hindurch ragen.
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5B zeigt eine perspektivische Ansicht des in 5A gezeigten Luftausströmers 1 in der zweiten Stellung. Durch translatorische Bewegung bzw. Verschieben des bewegbaren Lagerungsteils 6 entlang der Richtung T werden die an den jeweiligen zweiten Enden der flexiblen Elemente eingreifenden Lagerungspunkte 12 durch die verschiebbaren Kurvenbahnen 14 ebenfalls verschoben, um die hier nicht dargestellten flexiblen Elemente in einer Drallflügelgeometrie zu formen bzw. zu ziehen.
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6A zeigt eine Ansicht eines flexiblen Elements 3 in der ersten Stellung, wobei das flexible Element 3 mit seinem ersten Ende (nicht dargestellt) ortsfest gelagert ist und an seinem zweiten Ende bewegbar bzw. verschiebbar in einem gekrümmten Lagerungsschlitz 15 des bewegbaren Lagerungsteils 6 aufgenommen ist. Wie in 6B gezeigt ist, wird das flexible Element 3 in die zweiten Stellung durch Ziehen des flexiblen Elements 3 entlang des gekrümmten Lagerungsschlitzes 15 in die Krümmung hinein erzielt.
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Insgesamt betrachtet kann wird auf konstruktiv einfache und daher kostengünstige Art und Weise ein bi-funktionaler Luftausströmer 1 für eine Klimaanlage bereitgestellt, der effektiv in rechteckigen Strömungsquerschnitten von Luftführungskanälen ohne Druckverluste einsetzbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftausströmer
- 2
- Luftführungskanal
- 3
- flexibles Element
- 4
- Lagerung
- 5
- Festlagerungsteil
- 6
- bewegbares Lagerungsteil
- 7
- bewegbares Bedienteil
- 8, 8'
- Lagerungsrippe
- 9, 9'
- hülsenförmiger Grundkörper
- 10
- erstes Ende
- 11
- zweites Ende
- 12
- Lagerungspunkte
- 13
- Schlitze
- 14
- Kurvenbahn
- 15
- Lagerungschlitz
- L
- Längsachse
- S
- Luftströmung
- D
- Drehachse
- T
- Richtung der translatorischen Bewegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1972476 A1 [0003]
- WO 2008/107070 A1 [0004]
