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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Klappe für einen Luftführungskanal nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Klappe nach dem Oberbegriff von Anspruch 12.
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Stand der Technik
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In Klima- bzw. Heizungsanlagen für Schienenfahrzeuge und Busse kommen Luftklappen zum Einsatz, die in einem Luftführungskanal zur Regulierung der Luftzufuhr in der Heizungs- bzw. Klimaanlage verwendet werden. In den genannten Anlagen sind große Luftklappen notwendig, an welche erhöhte Anforderungen an die Steifigkeit und die Drehmoment-Übertragung gestellt werden. Gleichzeitig erlauben geringe Stückzahlen keine großen Investitionen in Werkzeug- und Fertigungseinrichtungen.
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Aus der
DE 699 819 ist eine als Hohlkörper ausgebildete Drehklappe bekannt, welche einen Klappenkörper aufweist, der aus einzelnen Rippen besteht, zwischen welchen streifenförmige Deckblechplatten angeschweißt sind. Die von einer Klappenkante bis zur anderen Klappenkante durchlaufenden und eine Öffnung für die Welle aufweisenden Rippen sind dabei so stark ausgeführt, dass sie die gesamte Biegungsbeanspruchung aufnehmen können, während die an ihnen durch Schweißen befestigten Deckblechplatten lediglich eine dünne Verschalung bilden.
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Aus der
US 4,492,361 A1 ist eine Luftklappe für eine Luftsteuerung in Kraftfahrzeugheiz- und -klimaeinrichtungen bekannt, welche aus zwei Halbklappen besteht, wobei diese Halbklappen mäanderförmig geformte Rippen aufweisen, die so zueinander verbunden sind, dass sich daraus eine Hohlkörperstruktur ergibt.
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Die beschriebenen Klappen sind aufwändig in der Herstellung und daher sehr teuer. Da diese Klappen aus Metall bestehen, weisen diese auch ein großes Gewicht auf.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Klappe für den Einsatz in Luftführungskanälen von Schienenfahrzeugen und Bussen zu schaffen, die kostensparend herstellbar ist und trotzdem eine hohe Biegesteifigkeit aufweist.
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Dies wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel betrifft eine Klappe, bei welchem der Klappenkörper zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Klappenkörper die Achse zumindest teilweise umfasst oder die Achse von dem zweiteiligen Klappenkörper gebildet ist. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur ein geringes Gewicht der Klappe vorhanden ist und trotzdem eine hohe Steifigkeit gegen Durchbiegung vorhanden ist. Darüber hinaus weist eine solche Klappe eine hohe Torsionssteifigkeit auf.
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In einer Ausgestaltung weist der Klappenkörper zwei annähernd gleich geformte Klappenflügel auf, deren der Achse zugewandten Enden die Achse teilweise beidseitig umfassen. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird Material eingespart, da nur zwei gleich ausgebildete Klappenflügel benötigt werden und die Achse ein zusätzliches Bauteil darstellt.
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In einer Variante weist die Achse mindestens zwei Ausnehmungen auf, in welche jeweils ein Ende jedes Klappenflügels eingreift. Durch die Verankerung der Enden der Klappenflügel in den Ausnehmungen kann auf zusätzliche Hilfsmittel zur Verankerung der Klappenflügel an dem Profil der Achse verzichtet werden, was zu einer Kastenreduzierung und auch zu einer Gewichtsreduzierung bei einer gleichzeitig ausreichenden Biegesteifigkeit beiträgt.
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In einer Ausgestaltung weisen die als Nuten ausgebildeten Ausnehmungen einen Hinterschnitt auf, in welchen die Enden der Klappenflügel mittels einer Kunststoffverfüllung gebogen werden. Dabei wird durch das Einfüllen eines Kunststoffes in die Nuten gleichzeitig ein Biegevorgang ausgelöst, ohne dass ein zusätzlicher Verfahrensschritt zum Biegen und Versteifen der Enden des Klappenflügels notwendig ist.
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In einer Variante ist auf jedem Klappenflügel mindestens eine Versteifungsrippe angeordnet, die am Rippenfuß mit dem Klappenflügel verbunden ist und die wenigstens eine Versteifungsrippe vorzugsweise in eine weitere, mit einem Hinterschnitt ausgebildete Ausnehmung zur Bildung eines Zugankers eingreift. Eine solche Metallklappenflügel aufweisende Klappe ist trotz der angespritzten Versteifungsrippen mit einem großen Durchmesser herstellbar, in großen Luftführungskanälen einsetzbar und trotzdem kostengünstig bei kleinen Stückzahlen herstellbar.
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In einer weiteren Ausführungsform weist jeweils ein Ende der beiden Klappenflügel mindestens eine Biegung auf, wobei die Enden der beiden Klappenflügel um 180° versetzt zueinander zusammengesetzt sind und die zusammengesetzten Enden der Klappenflügel die Achse bilden.
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Somit kann auf ein zusätzliches die Achse bildendes Bauteil verzichtet werden, was die Herstellungskosten der Klappe reduziert und deren Gewicht verringert.
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In einer Ausführungsform sind die Enden der Klappenflügel zu einem annähernd Z-förmigen Absatz gebogen, welche bei der Zusammensetzung einen Hohlraum bilden. Anstelle des Z-förmigen Absatzes im Bereich der Achse können auch andere Formen oder weitere Abkantungen zur Versteifung der Klappenflügel und gleichzeitig zur Herstellung des Hohlraumes genutzt werden.
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In einer weiteren Alternative bestehen der Klappenkörper aus zwei annähernd gleich geformten, übereinanderliegenden Klappenflächen, die die Achse zentrisch einschließen, wobei die Achse als Einlegeprofil ausgebildet ist, dessen über die beiden Klappenflächen hinausragender Absatz als Antriebsstelle verwendet wird. Dadurch entsteht ein Hohlkörper mit umlaufendem Rand und stabiler Achse aus Metall oder aus einem anderen geeigneten stabilen Material.
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Vorteilhafterweise sind die Klappenflächen aus einer Folie gebildet, deren umlaufende Ränder miteinander verpresst oder verschweißt sind. Die Ausbildung des Klappenkörpers aus Fallen reduziert das Gewicht der Klappe. Zusätzlich zur Verbindung der Klappenflächen am Rand können auch Verbindungen an anderen Stellen zwischen den Klappenflächen erzeugt werden. So ergeben beispielsweise Berge und Täler als Rippenstruktur oder Noppen zusätzliche Versteifungen.
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In einer Ausgestaltung sind die Klappenflächen auf einem Kunststoffkörper positioniert, wodurch eine sehr leichte Klappe gebildet wird.
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Eine solche Klappenform kann alternativ auch mittels Blasformen erreicht werden.
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In einer Alternative bestehen die Klappenflügel aus einem porösen Material. Eine solche Klappe lässt sich insbesondere einfach herstellen, da die porösen Körper zusammen mit der Achse im Werkzeug positioniert und die Decklagen mittels Unterdruck auf einem Formkörper angesaugt werden. Formkörper können dabei Aluminiumschaum oder PU-Schäume oder Wabenstrukturen sein.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Klappe für einen Luftführungskanal, insbesondere für Heizungs- und/oder -klimaanlagen von Schienenfahrzeugen und Bussen, mit einem Klappenkörper, der um eine Achse dreh- oder schwenkbar gelagert ist. Bei einem Verfahren, bei welchem die Kosten zur Herstellung der Klappe erheblich reduziert sind, werden eine mindestens zwei Ausnehmungen aufweisende Achse und zwei Klappenflügel zur Bildung des Klappenkörpers in einem Werkzeug positioniert und mit einem Kunststoff umspritzt, wobei durch das Eindringen des Kunststoffes in die Ausnehmungen des in jeweils eine Ausnehmung eingreifende Ende eines Klappenflügels gegen einen Hinterschnitt der Ausnehmung gebogen und dort verkeilt wird. Mittels solch einem einzigen Montage-Spritzguss-Verfahrensschritt wird die Klappe kostengünstig hergestellt, wobei die vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Klappenflügel wesentlich zur Gewichtsreduzierung der Klappe beitragen.
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In einer Alternative wird ein Verfahren zur Herstellung einer Klappe für einen Luftführungskanal, insbesondere für Fahrzeugheizungs- und/oder -klimaanlagen für Schienenfahrzeuge und Busse, mit einem Klappenkörper, der um eine Achse dreh- oder schwenkbar gelagert ist, vorgeschlagen, bei dem zur vereinfachten Herstellung zwei Klappenflügel in einem Verfahrensschritt zu einer Klappe mit Versteifungsrippen und einem Lagerzapfen zusammengespritzt werden. Auch hierbei werden Kosten weiter reduziert und trotzdem eine biegesteife Klappe erzeugt.
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In einer weiteren Alternative ist ein Verfahren zur Herstellung einer Klappe für einen Luftführungskanal, insbesondere für Heizungs- und/oder -klimaanlagen für Schienenfahrzeuge und Busse, mit einem Klappenkörper, der um eine Achse dreh- oder schwenkbar gelagert ist, vorgeschlagen, bei der zur Reduzierung des Montageaufwandes als Kunststofffolien ausgebildeten und eine Achse umfassenden Klappenflächen in eine Form gelegt und in dieser erwärmt werden und mit Druckluft in ihrem Innenraum aufgeblasen werden, wodurch sich die Klappenflächen an die Innenseite der Form anlegen und vorzugsweise die Druckluft dem Innenraum zwischen den beiden Klappenflächen durch die Achse oder durch poröse Einlagen in den Klappenflächen zugeführt wird. Auch bei dieser Ausgestaltung werden nur geringe Werkzeugkosten erforderlich, um die Klappe herzustellen. Vorteilhafterweise wird die Druckluft dem Innenraum zwischen den beiden Klappenkörpern durch die Achse oder durch poröse Einlagen in den Klappenkörpern zugeführt. Bei der Luftzufuhr durch die Achse erfolgt ein Aufblasen der Klappenkörper. Bei Verwendung von Unterdruck wird Luft aus dem Bereich zwischen den Folien abgesaugt. Dadurch legen sich die Folien auf die porösen Körper und umhüllen diese mit einer dichten Deckschicht. Besonders vorteilhaft sind die Folien aus Schaumfolien ausgeführt. Diese können dann gleichzeitig die Dichtfunktion übernehmen.
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Alternativ wird ein Zwischenraum der aus einer Metallfolie bestehenden Klappenflächen mit einem Kunststoff verfüllt, welcher vorzugsweise durch mindestens eine Öffnung eines Achsabschnittes zugeführt wird. Dadurch wird eine besonders biegesteife und leichte Klappe erhalten. Vorteilhaft für das Gewicht ist, wenn der Kunststoff eine Schaumstruktur bildet.
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In einer alternativen Ausführung ist es vorteilhaft, wenn ein Verfahren zur Herstellung einer Klappe für einen Luftführungskanal, insbesondere für Heizungs- und/oder Klimaanlagen für Schienenfahrzeuge und Busse, mit einem Klappenkörper, der um eine Achse dreh- oder schwenkbar gelagert ist verwendet wird, wobei als Kunststofffolien ausgebildete und eine Achse umfassende Klappenflächen in eine Form gelegt und in dieser erwärmt werden und ein Unterdruck in ihrem Innenraum erzeugt wird, wodurch sich die Klappenflächen an der porösen Form anlegen und vorzugsweise die Luft aus dem Innenraum zwischen den beiden Klappenflächen durch die Achse und/oder durch die porösen Einlagen aus den Klappenflächen abgesaugt wird.
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Auch ist ein Verfahren vorteilhaft, wobei der in den Zwischenraum der aus einer Metallfolie bestehenden Klappenflächen verfüllte Kunststoff chemisch und/oder physikalisch aufgeschäumt wird.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Achse oder das Einlegeprofil nur durch Endstücke gebildet ist, welche sich gegenüberliegen, wobei die Klappe zwischen den Endstücken aufgenommen ist.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Achse oder das Einlegeprofil axial und/oder radial Öffnungen aufweist, durch welche ein Überdruck oder ein Unterdruck in der Achse oder dem Einlegeprofil und oder den Klappenflügeln erzeugbar ist.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Deckschichten durch das erzeugen eines Überdrucks oder eines Unterdrucks in die Nuten oder Öffnungen der Hinterschnitte eindringen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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11 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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13 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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14 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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15 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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16 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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17 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe
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18 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe,
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19 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe. Die Klappe 1 besteht dabei aus zwei einteilig ausgebildeten Klappenflügeln 2, 3, welche an einer Achse 4 befestigt sind. Die Achse 4 weist dabei vier als Nuten ausgebildete Ausnehmungen 5, 6, 7, 8 auf, wobei diese Nuten 5, 6, 7, 8 im Abstand von 90° an der runden Achse 4 angeordnet sind. Die Nuten 5, 6, die übereinander angeordnet sind, dienen dazu, ein Ende 2.1 bzw. 3.1 des jeweiligen Klappenflügels 2, 3 aufzunehmen. Darüber hinaus ist in den zwei sich waagerecht gegenüberliegenden Nuten 7, 8 jeweils ein Versteifungsrippe 9, 10 verankert, welche durch eine Umspritzung mit Kunststoff auf jedem Klappenflügel 2, 3 ausgebildet ist. Bei der Herstellung der Versteifungsrippe 9, 10 dringt der Kunststoff auch in die, die Enden 2.1 bzw. 3.1 des jeweiligen Klappenflügels 2, 3 aufnehmenden Nuten 5, 6 ein. Da diese Nuten 5, 6 mit einem Hinterschnitt versehen sind, führt das Eindringen des Kunststoffes dazu, dass die Enden 2.1 bzw. 3.1 der Klappenflügel 2, 3, welche aus einem dünnen Metall bestehen, gegen diesen Hinterschnitt gedrückt werden und somit innerhalb der Nut 5, 6 zur Stabilisierung der Klappenflügel 2, 3 verklemmt wird. Dabei können die Klappenflügel 2, 3 beidseitig verrippt sein, wie es in 2 am Beispiel des Klappenflügels 3 dargestellt ist, der auf seiner Oberseite die obere Versteifungsrippe 10.2 und an seiner Unterseite die untere Versteifungsrippe 10.3 aufweist.
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Zur weiteren Stabilisierung wird ein Rippenfuß 9.1 bzw. 10.1 der Versteifungsrippen 9, 10 über mindestens einen Niet 11 an dem jeweiligen Klappenflügel 2, 3 befestigt. Der Niet wird hier durch den eingespritzten Kunststoff integral ausgebildet. Weiterhin werden die Versteifungsrippen 9, 10 durch das Eindringen der Kunststoffflüssigkeit in die sich waagerecht gegenüberliegenden Nuten 7, 8 in diesen Nuten 7, 8 verankert, was zur Erhöhung der Torsions- und Biegefestigkeit der Klappe 1 beiträgt.
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In einer alternativen Lösung beträgt der Umschlingungswinkel des Klappenkörpers 2, 3 bis zur Nut 5, 6 ca. 90°. Bei weiteren Alternativen ist der Umschlingungswinkel von 90 und 180° vorgesehen, bis das abstehende Ende 2.1, 3.1 der Klappenflügel 2, 3 in die Nut 5, 6 gedrückt werden kann. Der Niet 11, welcher die Versteifungsrippen 9, 10 am Rippenfuß 9.1, 10.1 mit den Klappenflügeln 2, 3 verbindet, ist dabei ebenfalls aus Kunststoff gespritzt. Die Klappenflügel 2, 3 können zur weiteren Gewichtsreduzierung Löcher aufweisen, welche durch eine als Abdichtung aufgebrachten Schaumstoff geschlossen werden. Alternativ können solche Löcher auch mit Kunststoff zugespritzt werden oder ein Lochblech als Halbzeug verwendet werden. Die überstehende Lagerachse kann direkt zur Lagerung und zum Einleiten von Antriebsmomenten in die Klappe 1 genutzt werden. Alternativ können aber auch Lagerzapfen und Elemente zur Antriebsmomenteneinleitung angebracht werden.
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3 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie die Klappenflügel 2, 3 an der Achse 4 befestigt werden können. Dabei sind an der Achse 4 nur zwei sich senkrecht gegenüberliegende Nuten 5, 6 vorgesehen, wobei die Nuten 5, 6 so groß ausgebildet sind, dass sowohl der Klappenflügel 2 als auch der Klappenflügel 3 in ein und dieselbe Nut 5, 6 eingreifen und in dieser verklemmt werden können. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn bei dieser Ausgestaltung die Klappenflügel 2, 3 sich jeweils in zwei Enden aufspalten, die zangenähnlich mit den ersten Enden 2.1 bzw. 3.1 in die Nut 5 und mit den zweiten Enden 2.2 bzw. 3.2 in die Nut 6 eingreifen.
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In 4 ist eine Draufsicht auf die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren dargestellte Klappe 1 dargestellt, bei welcher die Klappenflügel 2, 3 aus einem Blechabschnitt bestehen. Die Klappenflügel 2, 3 sind dabei als Abkant-, Stanz-, Biege- oder Walzprofil ausgebildet. Der für die Versteifungsrippen 9, 10 benutzte Kunststoff kann z. B. ein Thermoplast, wie PP, PA, mit Talkum oder glasverstärkt sein.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappe 12 ist in 5 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Enden 2.1 bzw. 3.1 der Klappenflügel 2, 3 gleichartig Z-ähnlich gebogen. Die beiden Klappenflügel 2, 3 werden mit ihren Enden 2.1 bzw. 3.1 um 180° gedreht übereinander gelegt, wodurch ein Hohlraum 13 gebildet wird, welcher bei der Herstellung der aus Kunststoff bestehenden Versteifungsrippen 9, 10 ebenfalls mit Kunststoff gefüllt werden kann. Bei dieser Ausgestaltung ist keine separate Achse 4 vorhanden. Die Achse 4 wird dabei durch den mit Kunststoff verfüllten Hohlraum 13 gebildet. Auch sind bei dieser Ausführungsform die Rippenfüße 9.1, 10.1 der Versteifungsrippen 9, 10 über Niete 11 an den Klappenflügeln 2, 3 befestigt. 6 verdeutlicht noch einmal, dass die formgleich ausgebildeten Klappenflügel 2, 3 an ihren Z-ähnlich gebogenen Enden 2.1 und 3.1 ohne eine separate Achse auskommen. Für den Antrieb und die Lagerung können alternativ in die Enden Lager- und/oder Antriebszapfen in den Hohlraum 13 montiert oder eingespritzt werden.
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Zur Herstellung einer solchen Klappe 12 werden die zwei Klappenflügel 2, 3 in ein, eine Form bildendes Werkzeug zu einer Klappe mit Versteifungsrippen 9, 10 und einem Lagerzapfen 25 zusammengespritzt. Zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit werden im Bereich des Z-förmigen Endes des Klappenkörpers 2, 3 diese zueinander auf Distanz gehalten und der Zwischenraum mit Kunststoff ausgespritzt. Gleichzeitig werden die Klappenflügel 2, 3 über Versteifungsrippen 9, 10 und nicht weiter dargestellte Öffnungen, welche in den Klappenflügeln 2, 3 ausgebildet sind, miteinander verbunden. Alternativ kann aber auch ein an sich schon Z-förmiger Klappenkörper mit einer Verstärkung im Bereich der Achse 4 versehen werden. Anstatt der Z-förmig ausgebildeten Enden 2.1, 3.1 der Klappenflügel 2, 3 im Bereich der Achse 4 können auch andere Formen bzw. Abkantungen der Klappenflügel 2, 3 zur Versteifung genutzt werden. In 7 sind die Klappenflügel 2, 3 dargestellt, deren Enden 2.1, 3.1 sich um eine Welle 14 fügen, die einen polygonähnlichen Durchmesser aufweist. Dabei sind die Enden 2.1 bzw. 3.1 der Klappenflügel 2, 3 so gebogen, dass diese sich parallel zu den einzelnen Flächen des Polygons erstrecken. Das Ende 2.1 des Klappenflügels 2 ist an dem Klappenflügel 3 und das Ende 3.1 des Klappenflügels 3 an dem Klappenflügel 2 vernietet, druckgefügt (Toxen, Clinchen), geklebt oder verschweißt.
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In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der Querschnitt der Welle 14 hexagonal ausgebildet ist. Auch hier sind die Enden 2.1, 3.1 der Klappenflügel 2, 3 diesem hexagonalen Durchmesser angepasst, so dass diese ebenfalls im verbauten Zustand einen hexagonalen Umriss bilden. Die Enden 2.1 bzw. 3.1 der Klappenflügel 2, 3 umfassen die Welle 14 um jeweils 180° und umschießen so die Welle 14.
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9 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie die Enden 2.1 bzw. 3.1 der Klappenflügel 2, 3 um den hexagonalen Umfang der Welle 14 geführt sind. Dabei ist jedes Ende 2.1 bzw. 3.1 der Klappenflügel 2, 3 nur zu einer Teilfläche des Polygons parallel verlaufend ausgerichtet. Dabei liegen sich die parallelen Abschnitte 15, 16 der Enden 2.1 und 3.1 der Klappenflügel 2, 3 spiegelsymmetrisch zur Welle 14 gegenüber. Die Klappenflügel 2, 3 weisen somit nur zwei Biegekanten 17, 18 auf und verlaufen außerhalb der Biegekanten mit geringem Abstand parallel zueinander.
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Gemäß 10 besteht der Klappenkörper aus nur einer Klappenfläche 19, welche mittig an der Welle 14 mit einem Zentralkörper 20 anliegt und dabei an die Außenform der Welle 14 angepasst ist. In 11 weist die Welle 14 an ihrem runden Außendurchmesser in regelmäßigen Abständen zueinander ausgebildete Ausprägungen 21 auf, in welche der Zentralkörper 20 lokal eingepresst ist, um zu verhindern, dass sich die Klappe 12 bei der Bewegung von der Welle 14 löst und um eine bessere Momentenübertragung zu erreichen.
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12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchen die Enden 2.1 und 3.1 der Klappenflügel 2, 3 halbkreisförmig ausgebildet sind und in entgegengesetzte Richtungen die runde Welle 14 umfassen, wobei die Enden 2.1 bzw. 3.1 ineinander greifen können. Eine weitere Ausführungsform der Klappe 12 ist in 13 dargestellt, wo die Enden 2.1 und 3.1 der Klappenflügel 2, 3 halbkreisförmig ausgebildet sind und sich gegenüberliegend um die Welle 14 erstrecken, ohne sich zu kreuzen, wobei die Klappenflügel 3 bzw. 2 miteinander über den Niet 11 vernietet sind. Alternativ kann die Verbindung der Klappenflügel 3 bzw. 2 miteinander beispielsweise durch Verbindungstechniken, wie Schweißen, Kleben, Druckfügen oder ähnliches erreicht werden. Die Verbindung kann punktuell oder entlang einer oder mehrere Linien erfolgen.
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In 14 ist ein Z-Förmiges Profil dargestellt. Die Achse wir durch eine aufgespritzte Rippenstruktur mit nietartigen Durchknöpfungen gebildet. An den Enden des Profils können Antriebs- und Lagerstellen angeformt sein. Die Versteifungsrippe 9 trägt zur Stabilisierung des z-förmigen Endes 2.1 des Klappenflügels 2 bei. Wie aus 15 ersichtlich, ist an dem in 14 dargestellten Klappenkörper 2, 3 ein Lagerzapfen 25 angeformt, welcher direkt zur Lagerung und zum Einleiten von Antriebsmomenten in die Klappe 12 genutzt werden kann. Ein solcher Lagerzapfen 25 ist sinnvoll, wenn auf eine durchgängige Welle 14 verzichtet werden soll.
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In 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe 22 dargestellt, welche aus zwei Klappenflächen 23, 24 besteht, die die Achse 4 zentrisch umfassen. Dadurch erhält die Klappe 22 einen rhomboedrischen Querschnitt. Eine solche Klappe 22 wird vorzugsweise in einem sogenannten Twinsheet-Verfahren erzeugt. Dabei werden die zwei Klappenflächen 23, 24, die als Kunststofffolien ausgebildet sind, erwärmt und gleichzeitig mit der Achse 4 in ein Werkzeug eingelegt. Diese Achse 4 liegt zwischen den Klappenflächen 23, 24 und ist mit einer Druckluftversorgung verbunden. Dabei besitzt die Achse 4 vorteilhafterweise radiale Öffnungen 30, um das Werkzeug, in welcher die Klappenflächen 23, 24 und die Achse 4 liegen, mit Druckluft zu versorgen oder die Druckluft abzusaugen. Anschließend wird das Werkzeug geschlossen und die Druckluft durch die Achse 4 zwischen die beiden Klappenflächen 23, 24 geblasen. Alternativ kann in umgekehrter Richtung die Luft durch die Öffnung 30 abgesaugt werden (Pfeil A Druckluft, Pfeil B Absaugung in 17). Dadurch legen sich die als Kunststofffolien ausgebildeten Klappenflächen 23, 24 an den Innenseiten der Kavitäten des Werkzeugs an. Der umlaufende Rand der beiden Klappenflächen 23, 24 wird verpresst und gleichzeitig verschweißt. Dadurch entsteht eine hohle Klappe 22 mit umlaufendem Rand und stabiler Achse 4 aus Metall. Als Achse 4 wird ein Einlegeprofil verwendet, welche als Rohr, Polygonprofil, Mehrkantprofil oder bevorzugt als Rundprofil mit zwei gegenüberliegenden Abflachungen ausgebildet ist. Dieses Profil wird dann direkt als Antriebs- und Lagerstelle verwendet. Mehrkanthohlprofile sollten an ihren Enden vorzugsweise Zylinderflächen zur Lagerung besitzen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass Hülsen über die Profile geschoben werden, so dass das Antriebsmoment entweder über die Außenkontur oder die Innenkontur direkt übertragen werden kann. Durch am Profil angebrachte Abflachungen oder Erhebungen kann die Kraftübertragung zwischen Antriebsprofil und der Kunststoffhaut der Klappenflügel verbessert werden. Gleichzeitig können auch Versteifungsrippen 9 auf jedem Klappenflügel angeordnet sein, welche sich an die Achse 4 anlehnen. Ferner kann das Profil Öffnungen besitzen, um wenigstens über eine axiale Öffnung Über- oder Unterdruck zwischen die Deckfolien zur Formgebung einzubringen. in einer weiteren Variante sind auf den Folien Kleber aufgebracht. Diese können flächig oder partiell aufgebracht sein. Auch ein doppelseitiges Klebeband kann vorgesehen werden.
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Mit dem Einbringen von Über- oder Unterdruck wird z. B. der Kleber Thermisch aktiviert und die Deckschichten an den Kontaktflächen an den Rändern, an dem Einlegeprofil und an den Kontaktstellen der Klappenflügel miteinander dauerhaft verbunden.
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18 zeigt verschiedene Schnitte i bis iii durch die Klappe 22. Gleichzeitig zeigen die Schnitte I-III auch, wie sich der Klappenquerschnitt im Zusammenhang mit der Einführung von Druckluft. Dabei zeigt der Schnitt i die erwärmten Klappenflächen 23, 24, wie diese in das Werkzeug eingelegt sind. Der Schnitt ii zeigt eine teilweise mit Druckluft gefüllte Klappe 22 und der Schnitt iii die vollends mit Druckluft gefüllten Klappe 22.
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In einer alternativen Lösung können die Klappenflächen 23, 24 auch aus einem oder mehreren porösen Körpern) bestehen, der/die zusammen mit der Achse 4 im Werkzeug positioniert wird/werden. Die Decklagen des porösen Körpers werden mittels Unterdruck auf einen nicht weiter dargestellten Formkörper angesaugt. Die Dichtkanten werden beim Schließen des Werkzeugs verpresst und dadurch gleichzeitig verschweißt und haben dadurch eine ausreichende Maßhaltigkeit für die Dichtfunktion. Der Formkörper ist dabei ein Aluminiumschaum oder ein PU-Schaum oder ein Wabenkörper.
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In 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe 26 dargestellt, bei welchem die Klappenflächen 27, 28 aus zwei Folien bestehen, die vorzugsweise aus Metall hergestellt sind. Die fertig gestellte Klappe 26 weist dabei Einblasstellen 29 auf, die entweder seitlich entlang der Längserstreckung der Klappenflächen 27, 28 oder an der Stirnseite der Klappe 26 angeordnet sein können. Mittels dieser Einblasstellen 29 wird ein Kunststoff zwischen die beiden Folien eingeblasen, um eine stabile Klappe 26 zu erhalten. Als Metallfolie kann dabei ein Sandwich-Stahlblech mit 0,06 mm Wandstärke verwendet werden, wobei zwischen die beiden Klappenflächen 27, 28 ein Kunststoff mit einer Stärke von 0,5 mm gespritzt wird. Alternativ lässt sich als Folie auch ein Metallgewebe, ein Sieb oder ein Gitter bzw. ein Lochblech verwenden.
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Die verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klappe sind insbesondere für den Einsatz in Klimaanlagen von Schienenfahrzeugen oder Bussen geeignet, wo die Luftführungskanäle einen großen Durchmesser aufweisen. Solche Klappen verfügen über ein geringes Gewicht, aber eine hohe Steifigkeit gegenüber Durchbiegung. Die erfindungsgemäßen Klappen sind nicht nur in ihrer Anwendung besonders robust, sondern auch in ihrer Herstellung sehr kostengünstig, da sie nur geringe Werkzeugkasten verursachen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 699819 [0003]
- US 4492361 A1 [0004]
