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Die Erfindung betrifft eine Luftklappenanordnung für ein Luftführungssystem, insbesondere in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei mindestens eine Luftklappe zwischen zwei Luftführungsräumen mit unterschiedlichen Querschnitten angeordnet ist und der in Strömungsrichtung der Luft vor der Luftklappe liegende erste Luftführungsraum einen größeren Querschnitt aufweist als der hinter der Luftklappe liegende zweite Luftführungsraum.
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In Luftführungssystemen, wie beispielsweise in Klimaanlagen eines Kraftfahrzeuges, hängt der so genannte Druckverlust beim Einströmen der Luft in einen Luftkanal im Wesentlichen von der Geometrie des Luftkanales ab. Ähnlich verhält es sich bei plötzlichen Querschnittänderungen innerhalb der Strömungen des Luftkanales, wie sie in Klimaanlagen bzw. Luftführungssystemen von Kraftfahrzeugen vorliegen.
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Aus der
DE 11 26 685 AS ist eine Leitflächenanordnung zum Ablenken und/oder Verteilen eines aus einem Zuströmkanal in einen Raum austretenden Luftstromes bekannt, bei welchem die Leitflächen als gekrümmte Wandfortsätze des Zuströmkanales ausgebildet sind. Um neben einer Hauptluftströmung noch einen Teilluftstrom zu erzeugen, wird der so zwischen der Kanalmitte und einer Kanalwand gebildete Spalt mit Hilfe von Drosselklappen gesteuert, so dass der Hauptluftstrom zur Seite umgelenkt wird, wodurch sich seitliche Teilluftströme ergeben.
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Die
DE 20 2006 006 598 U1 zeigt eine Luftdüse zur Führung eines Luftstromes aus einem Luftzuführschacht oder aus einer Luftzuführleitung in Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlagen. Um eine geweitete, weiche und diffuse Strömung aus der Luftdüse zu gewährleisten, sind an quer zum Luftführungsschacht verlaufenden Lamellen der Düse Luftleitelemente ausgebildet, wobei die Lamellen jeweils eine gerade stirnseitige Kante aufweisen, die in einen dreidimensional wellenförmig gekrümmten Flächenabschnitt übergeht.
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Gemäß der
EP 0 174 660 B1 wird in einem Luftvertelungssystem ein Luftflusssteuerelement eingesetzt, welches in einer Richtung beweglich ist. Dieses Luftflusssteuerelement erstreckt sich über eine Öffnung, durch welche ein von einer Luftquelle erzeugter Luftstrom ausgegeben wird. Bei dem verwendeten Luftsteuerelement handelt es sich um ein Zusatzbauteil, welches in einer kantigen Ausbildung in den Hauptluftstrom der Öffnung eingebracht wird. Durch solche abgekantete Geometrien können Druckverluste durch Einschnürungen des Luftstrahls erzeugt werden, welche erhöhte Geräuschemissionen nach sich ziehen. Die erläuterten Konturen der Kanalwände bzw. Klappen werden dabei einer möglichst günstigen Strömungsführung der Luft nicht gerecht.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Luftklappenanordnung anzugeben, bei welchem Druckverluste und damit in Zusammenhang stehende Geräuschemissionen reduziert werden, die durch klappengesteuerte Querschnittänderungen hervor gerufen werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Verbindung der beiden Luftführungsräume die Luftklappe eine Luftdurchlassöffnung aufweist und die Luftklappe in der Umgebung der Luftdurchlassöffnung in Richtung des sich an die Luftdurchlassöffnung anschließenden zweiten Luftführungsraumes eine abgerundete Einlaufkante besitzt. Durch die abgerundete Einlaufkante werden Ablöseerscheinungen der Luftströmung von der Gehäusewandung unterbunden. Der sich daraus ergebende Druckverlustbeiwert wird stark reduziert und die Geräuschemissionen unterbunden.
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Vorteilhafterwelse ist die Einlaufkante der Luftdurchlassöffnung der Luftklappe durch einen, in Richtung des ersten Luftführungsraumes weisenden Vorsprung gebildet, welcher zum zweiten Luftführungsraum hin abgerundet ist. Um den Einlaufdruckverlust der Luft bei einer Verengung des Querschnittes in Strömungsrichtung der Luft verringern zu können, wird mit Hilfe des Vorsprunges die abgerundete Einlaufkante vergrößert, was Ablöseerscheinungen der Luft weiter reduziert. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, da bei einer Verengung der Querschnittgeometrie von dem ersten Luftführungsraum hin zum zweiten Luftführungsraum sich auf Grund der Kante, durch welche die Luftströmung durchtritt, Ablöseerscheinungen der Luftströmung bevorzugt unterstützt werden. Durch die vergrößerte, abgerundete Einlaufkante, die durch den Vorsprung ausgebildet ist, werden diese nachteiligen Effekte unterbunden. Der Vorsprung bildet dabei ein an der Luftklappe integriertes Luftleitelement, welches einfach mit der Luftklappe zusammen herstellbar ist.
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In einer Ausgestaltung ist die Luftklappe beweglich ausgebildet. Auf Grund der Beweglichkeit der Klappe können unterschiedliche Strömungsführungen eingestellt werden. Die Strömungsführungen werden dabei nicht durch die Geometrie der Luftführungsräume, sondern mittels der Klappe verändert.
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In einer Weiterbildung ist die Luftklappe aus zwei Klappenelementen gebildet, welche in Richtung des ersten Luftführungsraumes in einem stumpfen Winkel zu einander gelagert sind und welche annähernd mittig die Luftführungsöffnung umschließen. Aufgrund der Integration der Luftführungsöffnung in eine mehrteilige Luftklappe, können je nach Bedarf die Luftströmungen des dahinter liegenden Luftraumes entweder strahlförmig oder diffus beeinflusst werden.
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In einer anderen Ausführungsform weisen die beiden Klappenelemente jeweils eine halbkreisähnliche Ausnehmung auf, wobei die beiden Klappenelemente sich an dem, die Ausnehmung aufweisenden Seiten berühren, wodurch die Luftdurchlassöffnung gebildet wird. Auf diese Art und Weise lässt sich die Luftdurchlassöffnung auf besonders einfache Weise herstellen, da kein gesondertes Zusatzteil benötigt wird, sondern die Luftdurchlassöffnung aus den beiden Klappenelementen ausgeformt ist, was den Herstellungsprozess der Luftklappe vereinfacht.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich in Luftströmungsrichtung hinter der Luftdurchlassöffnung ein erster, aus dem zweiten Luftführungsraum gebildeter Luftkanal, welcher mit der Luftdurchlassöffnung abschließt. Durch diese Gestaltung lässt sich besonders einfach eine strahlförmige Luftströmung hinter der Luftklappe ausbilden. Die Luftdurchlassöffnung übernimmt gemeinsam mit dem Luftkanal die Funktion einer Düse.
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In einer Variante entspricht die Luftdurchlassöffnung in ihrer Gestalt annähernd dem Querschnitt und/oder den Abmaßen des, im zweiten Luftführungsraumgebildeten Luftkanales. Dadurch werden die Luftströme, welche die Luftdurchlassöffnung passieren, gleich in ihrem Strömungsverhalten an die Strömungsbedingungen des sich an die Luftdurchlassöffnung anschließenden zweiten Luftführungsraumes angepasst, weshalb weitere Anpassungsmaßnahmen für die Luftströmung durch Luftleitelemente im zweiten Luftführungsraum entfallen können.
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Vorteilhafterweise decken die beiden Klappenelemente in Luftströmungsrichtung einen den zweiten Luftführungsraum gebildeten Luftkanal ab, welcher als Luftkanal ausgebildet ist. Mit Hilfe der zwei unterschiedlichen Luftkanäle kann einmal ein konstanter Hauptluftstrahl erzeugt werden, während in dem zweiten Luftkanal diffuse Luftströmungen hergestellt werden. Dadurch erhöht sich die Flexibilität in der Strömungsführung der Klimaanlage.
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In einer Ausgestaltung sind die Klappenelemente unabhängig voneinander bewegbar. Dies hat den Vorteil, dass die Luftströmung, welche durch die Klappenelemente beeinflusst wird, besonders variabel einstellbar ist.
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In einer Weiterbildung sind der erste und/oder der zweite Luftführungsraum als Auslasskanal und/oder als Mischraum ausgebildet. Somit ist die erfindungsgemäße Luftklappenanordnung sehr vielfältig in Luftführungssystemen bzw. einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges einsetzbar, insbesondere überall dort, wo eine Querschnittverengung innerhalb eines Luftkanales erforderlich ist und wo es die konstruktiven Bedingungen des Luftkanals nicht zulassen, dass abgerundete Einlaufkanten an der Kanalgeometrie angebracht werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Luftklappe für ein Luftführungssystem, insbesondere in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse und mindestens ein bewegliches, eine Luftdurchlassöffnung öffnendes oder verschließendes Klappenelement. Um bei einer Luftklappe Druckverluste und durch Ablöseerscheinungen der Luft entstehende Geräuschemissionen zu reduzieren, weist das Gehäuse und/oder das Klappenelement im Bereich der Luftdurchlassöffnung eine in Strömungsrichtung der Luft abgerundete Einlaufkante auf. Dies hat den Vorteil, dass Einlaufabrundungen direkt an der Luftklappe ausgebildet werden. Eine Berücksichtigung der Einlaufabrundung an der Kanalgeometrie kann somit entfallen, was den Herstellungsprozess von Luftkanälen und Luftschächten vereinfacht. Die Einlaufkante wird dabei vorteilhafterweise durch einen Vorsprung gebildet, welcher die abgerundete Fläche vergrößert. Der Vorsprung ist dabei ein, an der Luftklappe integriertes Luftleitelement, welches einfach mit der Luftklappe zusammen herstellbar ist.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden: Es zeigt:
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1: Prinzipdarstellung eine Luftklappenanordnung, insbesondere einer Luftdüse,
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2: Querschnitt durch die Luftklappenanordnung gemäß 1,
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3: ein Klappenelement.
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Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist ein als Gehäuse ausgebildeter Klappenkasten 1 in seinem Prinzip dargestellt, wobei insbesondere die Querschnittänderung in einem Strömungskanal dargestellt wird. Der Klappenkasten 1 besitzt zwei Klappenelemente 2 und 3, wobei die Klappenelemente 2, 3 jeweils halbkreisförmige eine Ausnehmung 11 aufweisen, welche eine Luftdurchlassöffnung 4 ausbilden. Diese Luftdurchlassöffnung 4 ist dabei genau im Zentrum des Aufeinandertreffens der montierten beiden Klappenelemente 2 und 3 angeordnet. Hinter der Luftdurchlassöffnung 4 erstreckt sich ein erster Luftkanal 5, welcher einen kleineren Durchmesser aufweist als der Luftführungsraum 12, welcher vor der Luftdurchlassöffnung 4 ausgebildet ist. Ein zweiter Luftkanal, welcher einen zweiten Luftführungsraum 6 bildet, umschließt den Luftkanal 5 hinter der Luftführungsöffnung 4 und schließt mit den beiden Klappenelemente 2 und 3 ab.
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Die Luftdurchlassöffnung 4 weist dabei auf der dem Luftkanal 5 abgewandten Seite einen Vorsprung 7 auf, welcher als Einlaufkante dient und sich in Richtung des ersten Luftführungsraumes 12 mit größerem Querschnitt erstreckt. Der zweite Luftführungsraum 6 hat dabei einen kleineren Durchmesser als der Luftführungsraum 12.
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Die beiden Klappenelemente 2 und 3 sind im Bereich der Luftdurchlassöffnung 4 zusammengeführt und bilden in Richtung des Luftführungsraumes 12 mit dem größeren Querschnitt einen stumpfen Winkel. Im Zentrum des Winkels ist eine Drehachse 8 eingelegt, welche quer zur Luftdurchlassöffnung 4 geführt ist, mittels welchen die Luftführungsöffnung 4 in ihrer Stellung veränderbar ist.
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Darüber hinaus besitzt jedes Klappenelement 2, 3 für sich eine Drehachse, wobei das Klappenelement 2 die Drehachse 9 umfasst, während das Klappenelement 3 die Drehachse 10 aufweist. Durch die in 1 dargestellten Pfeile sind die einzelnen Klappenelemente 2, 3 unabhängig voneinander über ihre jeweiligen Drehachsen 9, 10 bewegbar.
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Der erste Luftführungsraum 12 weist einen rechteckigen, großen Strömungsquerschnitt aufweist, welcher auf einen runden, geringeren Querschnitt der Luftdurchlassöffnung 4 verjüngt wird. Durch den als Einlaufkante dienenden abgerundeten Vorsprung 7, der die Luftdurchlassöffnung 4 umschließt und sich entlang des Randes der Klappenelemente 2, 3 erstreckt, wird die in die Luftdurchlassöffnung 4 einströmende Luft allmählich an den reduzierten Querschnitt herangeführt, Durch diese Ausgestaltung entfallen Ablöseerscheinungen der Luftströmung an der Wandung der, die Luftdurchlassöffnung umschließenden Klappenelemente 2, 3, wodurch der Druckverlust reduziert wird und die Geräuschemissionen weiter unterbunden werden.
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In 2 ist ein Schnitt A des in 1 dargestellten zweiten Luftführungsraumes 6 gezeigt. Dabei ist in 2a eine Lösung nach dem Stand der Technik verdeutlicht, während in 2b die erfindungsgemäße Lösung dargestellt ist. Hinter der Luftdurchlassöffnung 4 schließt sich der Luftkanal 5 an, welcher dem als Luftkanal ausgebildeten Luftführungsraum 6 umgeben ist, der von den Klappenelementen 2 und 3 abgeschlossen wird.
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Wie aus 2a ersichtlich, sind die Klappenelemente 2, 3 eben ausgebildet, wobei sich bei Einschnürung des Querschnittes in den Luftkanal 5 durch die Luftdurchlassöffnung 4 der Luftströmung abgekantete Geometrien entgegen strecken. Diese abgekanteten Geometrien führen zu den Ablöseerscheinungen der Luft und der damit verbundenen Geräuschbelästigung. Dem gegenüber weist die Darstellung in 2b den Vorsprung 7 auf, welcher sich zwar in Richtung des Luftführungsraumes 12 mit einem größeren Querschnitt erstreckt, wobei die Abrundung des Vorsprungs 7 aber in Richtung des Luftkanals 5 geführt ist. Da der Vorsprung 7 auf dem Rand der Klappenelementen 2, 3 angebracht ist und der Vorsprung 7 die Luftdurchlassöffnung 4 umschließt, wird gewährleistet, dass eine weiche Anpassung der Luftströmung an den sich verringernden Querschnitt des Kanals 5 erreicht wird, wodurch der Druckverlust der Luftströmung reduziert wird. Dadurch wird die Funktion einer Luftdüse realisiert.
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In 3 ist ebenfalls eine Gegenüberstellung der Gestaltung der Klappenelemente 2 bzw. 3 dargestellt, wobei im Weiteren nur das Klappenelement 2 betrachtet werden soll, welche eine Drehachse 9 aufweist. Das Klappenelement 3 ist dabei im Aufbau identisch zum Klappenelement 2 aufgebaut.
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Das Klappenelement 2 weist eine halbkreisförmige Ausnehmung 11 auf. Da die Klappenelemente 2 und 3 gleich ausgebildet sind, werden sie bei der Montage in dem Klappenkasten 1 zu einander so ausgerichtet, dass die Ausnehmungen 11 die Luftdurchlassöffnung 4 bilden.
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Die 3a zeigt dabei ebenfalls die Ausführung nach dem Stand der Technik, wonach das Klappenelement 2 eine abgekantete Ausnehmung 11 aufweist. Im Gegensatz dazu weist das Klappenelement 2 der 3b den Vorsprung 7 auf, welcher die halbkreisförmige Ausnehmung 11 umgibt. Dieser Vorsprung 7 ist abgerundet, wobei die Abrundung immer in Richtung des Luftkanals 5 mit dem kleineren Querschnitt weist. Bei dieser Ausgestaltung handelt es sich um eine besonders einfache Ausführungsform, da der Vorsprung 7 integral an dem Klappenelement 2 angeordnet ist, weshalb auf das Zusammensetzen von mehreren einzelnen Bauteilen verzichtet werden kann.
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Die Erfindung offenbart somit eine bewegte Klappengeometrie mit einem Einlauf für die Luftströmung, welche als abgerundeter Vorsprung 7 an den Klappenelementen 2, 3 angeformt ist, so dass sich ein Einströmen der Luft bei plötzlicher Querschnittverengung bei einer entsprechenden Klappenstellung ergibt, wenn dieses für die Strömungsführung benötigt wird. In diesem Fall verschließen die Teilluftklappen 2 und 3 den Luftkanal 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1126685 [0003]
- DE 202006006598 U1 [0004]
- EP 0174660 B1 [0005]
