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Die Erfindung betrifft eine Ausströmdüse für eine Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ausströmdüsen für Belüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen dienen dem gezielten Zuführen von Luft zu Teilbereichen einer Fahrzeugkabine. Dabei kann die Ausströmdüse so gestaltet sein, dass die Ausströmrichtung, die ausströmende Luftmenge und bei speziellen Düsen auch die Charakteristik des Luftstrahls einstellbar ist. Eine Gestaltung solcher Funktionalitäten richtet sich nach der Aufgabe der Ausströmdüse. So können Düsen, welche zur Anströmung einer Scheibe, wie beispielsweise der Windschutzscheibe oder der vorderen Seitenscheiben vorgesehen sind, ohne eine durch direkten Eingriff bedienbare Klappe und mit festen Luftleitteilen gestaltet sein. Ausströmdüsen, welche zur direkten Anströmung eines Insassen vorgesehen sind, sind üblicherweise in der Luftmenge und der Ausströmrichtung einstellbar. Hierbei ist eine einfache Bedienbarkeit ein wichtiger Gesichtspunkt für die Gestaltung der Ausströmdüse. Über diese funktionalen Gesichtspunkte hinaus sind insbesondere die zur direkten Anströmung der Insassen vorgesehenen Luftdüsen auch wichtige gestalterische Elemente des Fahrzeuginnenraums, deren Form, Gliederung und Verzierung einen starken Einfluss auf das Erscheinungsbild eines Fahrzeugcockpits haben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausströmdüse zu schaffen, welche zur direkten Anströmung des Insassen dient und ein besonders ruhiges Erscheinungsbild mit einer besonders einfachen und komfortablen Bedienbarkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird durch eine Ausströmdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese Ausströmdüse ist für eine Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und weist einen um eine Drehachse drehbaren Lamellenkäfig und mindestens eine im Lamellenkäfig gelagerte, quer zu dieser Drehachse drehbare Lamelle auf. Eine derartige Walzendüse ist durch das Verdrehen eines Lamellenkäfigs in einer ersten Verstellrichtung und Verdrehen von quer zu dem Lamellenkäfig gelagerten Lamellen in einer zweiten Verstellrichtung besonders komfortabel und intuitiv bedienbar. Des Weiteren ist durch die Verdrehbarkeit des Lamellenkäfigs nur eine Lamelle oder Reihe von Lamellen zur Verstellung einer Querrichtung notwendig, so dass ein ruhigeres Erscheinungsbild und eine geringere Bautiefe möglich sind. Erfindungsgemäß ist im mittleren Bereich der Längserstreckung der Lamelle ein Drehknopf angeordnet, der um eine Achse drehbar ist, die im Wesentlichen quer zu den beiden Drehachsen des Lamellenkäfigs und der Lamelle ausgerichtet ist. Bei Verstellung einer Ausströmrichtung mittels der Lamelle ändert sich dabei der Winkel zwischen der Drehachse des Drehknopfes und der Drehachse des Lamellenkäfigs, wobei diese jedoch mindestens in einer Grundstellung annähernd rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Mittels des Drehknopfes ist eine Klappe bedienbar, mittels der eine über die Ausströmdüse austretende Luftmenge steuerbar ist. Bei Bedieneingriff am Drehknopf kann bei dieser Anordnung somit sowohl die Ausströmrichtung um zwei Drehachsen, als auch die an der Ausströmdüse austretende Luftmenge besonders komfortabel und intuitiv bedient werden, wobei ein ruhiges Erscheinungsbildes der Ausströmdüse erreicht ist.
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Um eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Ausströmdüse zu ermöglichen, welche insbesondere bei annähernd quadratischen oder runden Endquerschnitten von stromauf angeordneten Luftkanälen strömungsgünstig und damit widerstands- und geräuscharm ist, weist diese einen Lamellenkäfig mit im Wesentlichen kreisförmigem Strömungsquerschnitt auf. Um zu vermeiden, dass bei Verdrehen des Lamellenkäfigs an dessen Rand ein größerer Spalt entsteht, ist dabei eine äußere Begrenzungsfläche des Lamellenkäfigs als Teilkugelfäche gestaltet. Eine derartige Ausführung wird auch als Kugelwalzendüse bezeichnet. Bei einer Ausführung der Ausströmdüse mit einem Lamellenkäfig, der einen runden Strömungsquerschnitt aufweist, sind sowohl bei einem Lamellenkäfig in Grundstellung, wie auch bei verdrehtem Lamellenkäfig besonders krümmungsarme Übergangsformen und Kanten am Strömungseintritt in den Lamellenkäfig gegeben. Dadurch sind Überhöhungen von Strömungsgeschwindigkeiten an diesen Übergangsformen und Kanten und der dadurch bewirkte Strömungswiderstand und die bewirkte Geräuschentstehung besonders gering gehalten. Des Weiteren ermöglicht ein runder Strömungs- und Ausgangsquerschnitt des Lamellenkäfigs ein besonders ruhiges Erscheinungsbild der Ausströmdüse.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ausströmdüse ist nur eine einzige Lamelle vorgesehen, die für ein ästhetisches Erscheinungsbild insbesondere bei üblichen Abmessungen einer solchen Düse eine besonders große Dicke und Schenkellänge aufweist. Dabei kann eine Eingriffsbedienung erfolgen, bei der ein Fahrzeuginsasse den besonders massiv ausgeführten Lamellenkörper selber greift. Aufgrund dieser Gestaltung können für die drehende Verstellung des Lamellenkäfigs und der Lamelle hohe Haltekräfte vorgesehen werden und die Verstellung durch den direkten Eingriff auf den großen Lamellenkörper trotzdem komfortabel und ruckfrei erfolgen. Insbesondere bei hohen Haltekräften für die drehende Verstellung des Lamellenkäfigs und der Lamelle kann eine sichere Bedienung des Drehknopfes zur Einstellung der Luftmenge erfolgen, ohne dass dabei versehentlich die Ausströmrichtung verstellt wird und anschließend wieder zu korrigieren ist. Dabei ist eine im Wesentlichen zylinderförmige Aufdickung der Lamelle im Bereich der Lagerung des Drehknopfes, beziehungsweise der Lagerung des dem Insassen zugewandten Kardangelenks besonders vorteilhaft, da sie bei Zugriff auf die Lamelle als Griff dienen kann, der eine bessere Handhabung ermöglicht und beim Fassen auch die Ausströmrichtung über den Tastsinn wahrnehmbar verdeutlicht. Aus gestalterischen Gründen kann die Zylinderform auch bombiert oder kegelförmig ausgeführt beziehungsweise abgewandelt sein.
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Eine Ausführungsform der Ausströmdüse weist eine Klappe auf, die in einem Gehäuse der Ausströmdüse gelagert ist, wobei die Drehbewegung des Drehknopfes mittels einer Kardanwelle auf die Klappe übertragbar ist. Diese vorteilhafte Ausführung ermöglicht eine besonders kostengünstig zu fertigende und funktionssichere mechanische Koppelung des Drehknopfes mit der Klappe. Durch die Lagerung der Klappe im Gehäuse und die Verwendung einer Kardanwelle ist eine besonders spielfreie und steife Übertragung der Drehbewegung möglich. Des Weiteren sind diese Bauteile besonders einfach und dadurch Kostengünstig zu montieren. Andere Möglichkeiten der Koppelung sind beispielsweise die Ansteuerung einer elektrisch angetriebenen Klappe mittels des Drehknopfes, was jedoch mit hohen Mehrkosten verbunden ist, oder auch eine Koppelung über Hebelgetriebe, was jedoch nur erschwert funktionssicher abstimmbar ist.
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Um eine Ausführung der Ausströmdüse vorteilhaft kostengünstig und funktionssicher, insbesondere aber mit möglichst wenig Bauteilen zu gestalten, ist bei dieser Ausführung in einem Kardangelenk der Kardanwelle ein Kugelkopf verschiebbar angeordnet, so dass bei gemeinsamem Verdrehen des Drehknopfes zusammen mit der Lamelle oder dem Lamellenkäfig ein Längenausgleich für die Kardanwelle erreichbar ist. Dadurch ist vermieden, dass der Antrieb der Klappe in den Kardangelenken je nach Verdrehen des Drehknopfes verklemmt oder dass durch Vorsehen separater Bauteile, wie einer zweiteiligen teleskopierbaren Kardanwelle zum Längenausgleich Mehrkosten entstehen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist eine Klappe auf, die zweiflüglig ausgeführt ist und mittels einer Kegelradstufe antreibbar ist. Bei dieser Ausgestaltung ist es besonders einfach möglich, eine Kegelradstufe mit zwei einander gegenüberliegend angeordneten Abtriebsritzeln zu gestalten. Einerseits können diese Antriebsritzel besonders vorteilhaft im mittleren Querschnittsbereich des Strömungsquerschnitts und damit besonders günstig in der Flucht der Drehachse des Drehknopfes in Grundstellung angeordnet werden, was insbesondere eine kraftarme und spielfreie Gestaltung eines Kardanwellenantriebs erleichtert. Andererseits stützen sich diese Ritzel beiderseits des Antriebsritzels symmetrisch ab, so dass die Lagerung des Antriebsritzels weniger stark ausgeführt werden kann. Die Ritzel der Kegelradstufe können je nach Bauteilgestaltung auch als Kegelradsegmente ausgeführt sein.
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Eine vorteilhafter Weise besonders funktionssichere Ausführung der Ausströmdüse ergibt sich, wenn das Antriebsritzel der Kegelradstufe in einem Mittelsteg des Gehäuses gelagert ist. Dabei kann die Stegwand strömungsgünstig schmal gehalten sein, durch ihre flächige Ausdehnung das Antriebsritzel der Kegelstufe jedoch besonders steif abstützen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung. Dabei zeigen:
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1 Eine perspektivische Schnittdarstellung einer Ausströmdüse in einer Grundstellung,
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2 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Ausströmdüse in einer Stellung mit verdrehtem Drehknopf,
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3 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Detailansicht des dem Insassen abgewandten Kardangelenks der Ausströmdüse in der Grundstellung und
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4 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Detailansicht des dem Insassen abgewandten Kardangelenks der Ausströmdüse in einer Stellung mit verdrehtem Drehknopf.
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1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer Ausströmdüse 1, Diese weist ein Gehäuse 2 auf, welches in Einbaulage zwischen einer Einlassöffnung in dem einer Fahrzeugkabine abgewandten Bereich der Ausströmdüse 1 und einer der Fahrzeugkabine und deren Insassen zugewandten Ausströmöffnung einen umlaufend geschlossenen Luftkanal bildet. Im Bereich der Einlassöffnung ist die Ausströmdüse 1 in einen hier nicht dargestellten Luftkanal eingesteckt und mit dem Randbereich des Gehäuses 2, der in Einbaulage der Fahrzeugkabine zugewandt ist, in einer Instrumententafel befestigt. Das Gehäuse 2 weist verschiedene Lagerstellen auf, in denen weitere Bauteile der Ausströmdüse 1 drehbar befestigt sind.
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Im Ausströmbereich der Ausströmdüse 1 ist ein Lamellenkäfig 3 angeordnet, der zwei Lagerzapfen aufweist, mit denen er in zwei zugeordneten Lagerstellen des Gehäuses 2 eingreift und auf diese Weise drehbar gelagert ist. Der Lamellenkäfig 3 ist ringförmig gestaltet. Damit bei Verdrehen des Lamellenkäfigs 3 im Gehäuse ein gleichbleibend schmaler Spalt am Ansatzrand zum Gehäuse 2 beibehalten wird, weist der Lamellenkäfig 3 eine kugelförmige Außenfläche auf. In Einbaulage ist der Lamellenkäfig 3 um eine vertikale Achse 30 in horizontaler Richtung drehbar und ermöglicht so die Ausrichtung des aus der Ausströmdüse 1 austretenden Luftstrahls in horizontaler Richtung. Die ringförmige Gestalt des Lamellenkäfigs 3 hat ein besonders ruhiges, kantenfreies Erscheinungsbild und ermöglicht durch die knickfreien An- und Abströmformen eine besonders widerstands- und geräuscharme Durchströmung.
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Der Lamellenkäfig 3 weist an seinem Innenumfang zwei Lagerstellen auf, in die eine Lamelle 4 mit zwei Lagerzapfen eingreift und so um eine in Einbaulage horizontale, quer zur Strömungsrichtung ausgerichtete Achse 40 drehbar ist. Die durch die Ausströmdüse 1 tretende Luft kann somit durch Verdrehen der Lamelle 4 in vertikaler Richtung abgelenkt werden, wodurch die Ausströmrichtung des aus der Ausströmdüse 1 tretenden Luftstrahls einstellbar ist.
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Im Mittelbereich ihrer länglichen Erstreckung ist die Lamelle 4 in Form eines bombierten Zylinders aufgedickt. In dieser Aufdickung 41 ist eine Lagerstelle eines Drehknopfes 5 angeordnet, der in Ausströmrichtung an die Aufdickung 4 anschließend in Einbaulage in Richtung der Fahrzeugkabine angeordnet ist und um eine im Wesentlichen in Ausströmrichtung ausgerichtete Achse drehbar ist. Die Drehachse des Drehknopfes 5 ist somit quer zu den Drehachsen 30 und 40 des Lamellenkäfigs und der Lamelle ausgerichtet, so dass der Lamellenkäfig 3 und die Lamelle 4 durch die Bedienkräfte einer Drehbedienung am Drehknopf 5 nicht verstellt werden.
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Ein Verstellen der Ausströmrichtung der Ausströmdüse 1 erfolgt durch Greifen in das Blatt der Lamelle 4, wobei die große Länge und massive Ausführung des Lamellenblattes und die Aufdickung 41 der Lamelle 4 um die Lagerstelle des Drehknopfes 5 ermöglichen, dass auch bei höheren Haltekräften in der Drehlagerung des Lamellenkäfigs 3 und der Lamelle 4 eine komfortable Bedienung möglich ist.
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Der Drehknopf 5 ist auf der den Insassen zugewandten Seite der Ausströmdüse 1 angeordnet und auf der den Insassen abgewandten Seite der Lamelle 4 mit einem den Insassen zugewandten Kardangelenk 61 einer Kardanwelle 6 verbunden. Dabei kann zur kostengünstigen Ausführung der Ausströmdüse 1 ein Strukturelement des Kardangelenkes 61, wie beispielsweise eine der Gabeln, am dortigen Ende des Drehknopfs 5 einstückig ausgeführt sein. Ein zweites, den Insassen abgewandtes Gelenk 62 der Kardanwelle 6 weist einen mit zwei Lagerzapfen in Nuten einer Bohrung eines Antriebsritzels 70 einer Kegelradstufe 7 eingreifenden Kugelkopf 63 auf. Durch diese Wirkverbindung ist der Kugelkopf 63 in der Bohrung des Antriebsritzels 70 verschiebebeweglich gelagert, so dass bei Verdrehen des an der Lamelle angeordneten Drehknopfes 5 und des daran befestigten Kardangelenks 61 ein Längenausgleich für die Kardanwelle 6 möglich ist.
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Das Antriebritzel 70 ist ein einem Mittelsteg 20 des Gehäuses 2 angeordnet, der als schmale Wand sehr strömungsgünstig ausgeführt werden kann und trotzdem eine sehr steife Lagerung des Antriebsritzels in dessen axialer Richtung bewirkt. Das Antriebsritzel 70 ist Teil einer Kegelradstufe 7 mit zwei Abtriebsritzeln 71 und 72, welche einstückig an zwei Klappenschenkeln 80 und 81 einer Luftklappe 8 der Ausströmdüse als Zahnradsegmente ausgebildet sind. Dabei sind die beiden Abtriebsritzel 71 und 72 am Antriebsritzel 70 einander gegenüberliegend angeordnet, so dass entstehende Kräfte immer annähernd symmetrisch am Antriebsritzel 70 auftreten und sich gegenseitig größtmöglich aufheben. Die Lagerstelle des Antriebsritzels 70 kann somit schlanker ausgeführt werden.
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Durch Drehbedienung am Drehknopf 5 sind über die Kardanwelle 6 und die Kegelradstufe 7 die beiden Klappenschenkel 80 und 81 gegenläufig drehbar, so dass sie zwischen einer in Strömungsrichtung ausgerichteten Offenstellung in einer quer zur Strömungsrichtung ausgerichteten, den Luftkanal verschließenden Geschlossenstellung verdrehbar sind. Somit kann durch Drehen des Drehknopfes 5 die Luftmenge der an der Ausströmdüse 1 austretenden Luft eingestellt werden.
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1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung der Ausströmdüse 1 mit Lamellenkäfig 3 und Lamelle 4 in einer Grundstellung, in der keine Ablenkung des Luftstrahles mittels des Lamellenkäfigs 3 oder der Lamelle 4 erfolgt. In dieser Ausrichtung sind Lamellenkäfig 3 und Lamelle 4 mit ihren strömungsführenden Flächen im Wesentlichen entlang einer Längserstreckung des Düsengehäuses und damit jeweils in einer Mittelstellung zwischen zwei Drehendstellungen angeordnet, wobei der Drehknopf 5 und das daran befestigte, den Insassen zugewandte Kardangelenk 61 mit ihrer Längsachse in Flucht mit dem Antriebsritzel 70 und somit mit besonders geringem Abstand vom Antriebsritzel 70 und dem dort angeordneten Kardangelenk 62 angeordnet sind. Der Kugelkopf 63 des Kardangelenks 62 ist dadurch in einer Stellung, in der er maximal in die Bohrung des Antriebsritzels 70 eintaucht.
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2 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung der Ausströmdüse 1 mit einer maximal abgelenkten Ausströmrichtung, in der sowohl der Lamellenkäfig 3 als auch die Lamelle 4 in eine Drehendstellung angeordnet sind. Dadurch ist der Abstand des Drehknopfes 5 beziehungsweise des Kardangelenks 61 vom Antriebritzel 70 maximal, so dass der Kugelkopf 63 des Kardangelenks 62 nur minimal in die Bohrung des Antriebsritzels 70 eintaucht.
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3 und 4 zeigen perspektivische Schnittdarstellungen von Detailansichten des dem Insassen abgewandten Kardangelenks 62. Die Kardanwelle weist einen mit zwei Lagerzapfen versehenen Kugelkopf 63 auf, der in einer Bohrung des Antriebsritzels 70 angeordnet ist. In der Bohrung sind Nuten 73 eingearbeitet, in welche die Lagerzapfen des Kugelkopfes 63 zur Drehmomentübertragung greifen. Das Antriebsritzel 70 greift als Kegelrad in die an den Klappenschenkeln 80 und 81 ausgebildeten Abtriebsritzel 71 und 72, so dass diese zum Verdrehen antreibbar sind. In 3 befinden sich die Bauteile der Ausströmdüse 1 gemäß der 1 in Grundstellung, so dass der Kugelkopf 63 maximal in die Bohrung des Antriebsritzels eintaucht. In 4 befinden sich die Bauteile der Ausströmdüse 1 entsprechend der 2 in jeweiliger Drehendstellung, so dass der Kugelkopf 63 nur minimal in die Bohrung des Antriebsritzels eingetaucht ist. Die Gestaltung des Kardangelenkes 62 mit einem an der Kardanwelle 6 ausgebildeten, zwei Lagerzapfen aufweisenden Kugelkopf 63, der in eine mit Nuten versehenen Bohrung des Antriebsritzels 70 verschiebebeweglich eingreift, ermöglicht einen Längsausgleich der Kardanwelle 6 bei Verdrehen des Drehknopfes 5 in einer besonders kostengünstigen Ausführung mit besonders wenigen Bauteilen.
