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Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens. Luftausströmer dienen zur Belüftung, Heizung und/oder Klimatisierung eines Fahrgastraums eines Kraftwagens. Sie sind typischerweise an beiden Seiten und in einer Mitte eines Armaturenbretts oder in einer Mittelkonsole untergebracht und weisen eine Luftlenkeinrichtung auf.
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Das Patent
DE 199 10 774 C2 offenbart einen Luftausströmer für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens mit einem reckteckrohrförmigen Rahmen, in dem in einer Strömungsrichtung hintereinander zwei Sätze von schwenkbaren Lamellen angeordnet sind. Die Lamellen eines Satzes sind parallel zueinander und mit Abstand nebeneinander über eine Breite bzw. einer Höhe des Rahmens verteilt angeordnet, wobei die Lamellen des einen Satzes horizontal und die des anderen Satzes vertikal angeordnet sind. Die Lamellen sind um Schwenkachsen schwenkbar, die in Längsrichtungen der Lamellen verlaufen. Die Lamellen eines Satzes werden gemeinsam verschwenkt. Sie stehen immer parallel zueinander. Durch das Verschwenken der Lamellen lässt sich ein Luftstrom zur Seite bzw. nach oben oder nach unten lenken. Zum Schwenken weist der bekannte Luftausströmer für jeden Satz Lamellen einen elektromotorischen Antrieb mit einem Elektromotor, einem Schneckengetriebe und einer Kulissensteuerung an einem Schneckenrad des Schneckengetriebes auf.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Luftausströmer mit mindestens einer elektromotorisch schwenkbaren Lamelle zum Lenken eines Luftstroms vorzuschlagen, die um eine in einer Längsrichtung des Luftausströmers verlaufende Drehachse drehbar ist, um den Luftstrom in alle Richtungen lenken zu können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Luftausströmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist mindestens eine Lamelle auf, die um eine quer zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist. Mit der ”Ausströmrichtung” ist hier die durch den Luftausströmer vorgesehene Richtung des Luftstroms ohne Berücksichtigung der Ablenkwirkung der Lamellen gemeint. Dabei kommt es nicht auf eine exakt quer zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufende Schwenkachse an, sondern darauf, dass die Lamelle in Längsrichtung und schräg zur Ausströmrichtung des Luftausströmers geschwenkt werden kann, um einen Luftstrom längs durch den Luftausströmer strömen zu lassen oder schräg zur Seite zu lenken.
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Außer schwenkbar ist die mindestens eine Lamelle auch um eine parallel zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufende Drehachse drehbar, wobei auch hier die Drehachse nicht exakt parallel zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufen muss. Durch die Drehbarkeit um die parallel zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufende Drehachse lässt sich die mindestens eine Lamelle horizontal, vertikal und beliebig schräg zwischen horizontal und vertikal ausrichten, wobei die Schwenkachse der mindestens einen Lamelle mit der Lamelle mitdreht. Durch die Drehbarkeit der mindestens einen Lamelle um die parallel zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufende Drehachse und die Schwenkbarkeit der mindestens einen Lamelle um die quer zur Ausströmrichtung des Luftausströmers verlaufende Schwenkachse ist eine Lenkung eines Luftstroms durch den Luftausströmer in jede beliebige Richtung möglich.
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Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Luftausströmer einen elektromotorischen Antrieb zum Schwenken und einen elektromotorischen Antrieb zum Drehen der Lamelle auf. Die Lamelle wird also geschwenkt und gedreht und lässt sich dadurch fernbedienen und automatisch verstellen. Elektromorischer Antrieb meint einen Antrieb mit einem Elektromotor, insbesondere über ein Getriebe, wobei das Getriebe beispielsweise ein Zahnradgetriebe, ein Koppelgetriebe und/oder ein Kurvengetriebe aufweisen kann. Die Aufzählung ist beispielhaft und nicht abschließend.
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Der erfindungsgemäße Luftausströmer ist insbesondere für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens vorgesehen. Er ist allerdings auch zur Belüftung von Insassenräumen in anderen Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugen oder zum Belüften anderer Räume verwendbar.
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Es sind Ausführungen des erfindungsgemäßen Luftausströmers mit zwei elektromotorischen Antrieben, ein elektromotorischer Antrieb zum Schwenken und ein anderer elektromotorischer Antrieb zum Drehen der mindestens einen Lamelle möglich. Die mindestens eine Lamelle lässt sich dadurch unabhängig schwenken und drehen.
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Andere Ausgestaltungen der Erfindung sehen einen Luftausströmer mit einem elektromotorischen Antrieb sowohl zum Schwenken als auch zum Drehen der mindestens einen Lamelle vor. Dabei ist der elektromotorische Antrieb umschaltbar, so dass er entweder die mindestens eine Lamelle schwenkt oder dreht. Das Umschalten kann beispielsweise mit einer elektromagnetischen Kupplung erfolgen, mit der wahlweise ein Schwenkantrieb oder ein Drehantrieb mit dem elektromotorischen Antrieb wirkverbindbar ist. Andere Umschaltmöglichkeiten des elektromotorischen Antriebs zum Schwenken oder zum Drehen der mindestens einen Lamelle des Luftausströmers sind ebenso möglich. Diese Ausgestaltung der Erfindung spart einen Elektromotor ein.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht ebenfalls nur einen elektromotorischen Antrieb sowohl zum Schwenken als auch zum Drehen der mindestens einen Lamelle des Luftausströmers vor. Hier weist der elektromotorische Antrieb zwei gegenläufige Freiläufe auf, die beide von einem Elektromotor angetrieben werden. Einer der beiden Freiläufe schwenkt und der andere Freilauf dreht die mindestens eine Lamelle. Gegenläufig bedeutet, dass einer der beiden Freiläufe einen Drehantrieb des Elektromotors in einer Drehrichtung und der andere Freilauf in der entgegengesetzten Drehrichtung überträgt. In einer Drehrichtung schwenkt der Elektromotor die mindestens eine Lamelle über den einen Freilauf und in der entgegengesetzten Drehrichtung dreht der Elektromotor die mindestens eine Lamelle über den anderen Freilauf. Diese Ausgestaltung der Erfindung erübrigt ebenfalls einen zweiten Elektromotor und erübrigt außerdem ein Umschalten des elektromotorischen Antriebs zwischen Schwenken und Drehen der mindestens einen Lamelle. Ob die mindestens eine Lamelle geschwenkt oder gedreht wird, ist abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Stellring für den Schwenkantrieb der mindestens einen Lamelle vor. Der Stellring ist koaxial zur Drehachse der mindestens einen Lamelle angeordnet und er ist mit der mindestens einen Lamelle drehbar oder die mindestens eine Lamelle ist in dem Stellring drehbar. Außerdem ist der Stellring in Richtung der Drehachse der Lamelle verschiebbar. Der Stellring dient einer Übertragung einer Antriebsbewegung des elektromotorischen Antriebs auf die Lamelle, er entkoppelt die Drehbewegung der mindestens einen Lamelle von der Antriebsbewegung des feststehenden elektromotorischen Antriebs. Zum Schwenken der Lamelle wird der Stellring mit dem elektromotorischen Antrieb axial verschoben, wobei die Verschiebung unabhängig von einer Drehstellung der mindestens einen Lamelle und ggf. des Stellrings ist. Die Axialverschiebung des Stellrings wird wiederum zum Schwenken auf die mindestens eine Lamelle übertragen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Stellring mit Abstand von der Schwenkachse der mindestens einen Lamelle gelenkig mit der mindestens einen Lamelle verbunden ist und die mindestens eine Lamelle verschwenkt, wenn er in Richtung der Drehachse verschoben wird. Sofern die mindestens eine Lamelle im Stellring drehbar ist, kann die gelenkige Verbindung der mindestens einen Lamelle mit dem Stellring im Stellring umlaufen, beispielsweise in einer umlaufenden Nut oder an einem umlaufenden Steg des Stellrings. Dreht dagegen der Stellring mit der mindestens einen Lamelle mit, greift der elektromotorische Antrieb axialfest und in Umfangsrichtung umlaufend beweglich am Stellring an. Auf diese Weise ist die Übertragung einer axialen Antriebsbewegung auf die mindestens eine drehbare Lamelle mit einem feststehenden elektromotorischen Antrieb möglich.
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Zum Schwenken der mindestens einen Lamelle weist der elektromotorische Antrieb in einer Ausgestaltung der Erfindung eine in sich geschlossene, d. h. ringförmige, nicht unbedingt kreisringförmige Steuerkurve auf einem tatsächlichen oder gedachten Zylinder auf. Die Steuerkurve kann beispielsweise eine Nut oder ein Steg sein. Sie kann als Ring in einer schiefen Ebene zu einer Drehachse des Zylinders verlaufen. Aufgrund der Neigung ist in diesem Fall die Steuerkurve eine Ellipse. Es sind allerdings auch andere Steuerkurvenformen, beispielsweise ein in Umfangsrichtung wellenförmig verlaufender Ring möglich. In jedem Fall verläuft die Steuerkurve außer in Umfangsrichtung auch in einer Längsrichtung des Zylinders, d. h. die Steuerkurve weist eine Steigung auf, so dass sie bei einem Drehantrieb einen Hub bewirkt, der zum Schwenken der mindestens einen Lamelle genutzt wird. Die Steuerkurve wandelt eine drehende Antriebsbewegung eines Elektromotors in eine translatorische Bewegung zum Schwenken der mindestens einen Lamelle. Durch die geschlossene Ringform der Steuerkurve kann sie immer in derselben Richtung drehend angetrieben werden. Das Schwenken der mindestens einen Lamelle mit der Steuerkurve kann auch als Kurvengetriebe, Kurven- oder Kulissensteuerung aufgefasst werden.
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Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Luftausströmer mehrere, insbesondere zueinander parallele Lamellen auf, die gemeinsam geschwenkt und gemeinsam um eine gemeinsame Drehachse gedreht werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher dargestellt. Die drei Figuren zeigen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Luftausströmer in perspektivischer Darstellung. In den Figuren ist ein Gehäuse der Luftausströmer nicht gezeichnet, damit bewegliche Teile sichtbar und deren Funktion und Zusammenwirken erkennbar sind.
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Der in 1 gezeigte, erfindungsgemäße Luftausströmer 1 ist zum Belüften eines Fahrgastraums eines Kraftwagens vorgesehen und wird beispielsweise links, rechts und in einer Mitte eines Armaturenbretts in einer Mittelkonsole, in Türverkleidungen oder an sonstiger Stelle des Fahrgastraums des Kraftwagens angeordnet. Der Luftausströmer 1 weist einen zylinderrohrförmigen Lamellenträger 2 auf, in dem eine Anzahl Lamellen 3 quer zur Ausströmrichtung A, die parallel zur Längsachse des Lamellenträgers 2 verläuft, angeordnet sind. Mit der Ausströmrichtung A ist hier die durch die Zylinderform des Lamellenträgers 2 vorgegebene Richtung, ohne Berücksichtigung der Ablenkwirkung der Lamellen 3, gemeint. Die Lamellen 3 sind parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnet. Die Lamellen 3 sind in Stegen 24, die den Lamellenträger 2 quer durchsetzen, schwenkbar gelagert, d. h. die Lamellen 3 sind quer zur Ausströmrichtung A des Luftausströmers 1 verlaufende Schwenkachsen S schwenkbar im Lamellenträger 2 gelagert. Mit Abstand von den Schwenkachsen S sind die Lamellen 3 durch eine Koppelstange 4 verbunden, die quer zu den Lamellen 3 verläuft und gelenkig mit den Lamellen 3 verbunden ist. Die Koppelstange 4 bewirkt, dass die Lamellen 3 parallel zueinander stehen und gemeinsam schwenken.
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Von einer der Lamellen 3 steht ein Hebel 5 mit Abstand von der Schwenkachse S der Lamelle 3 ab, von dessen Ende ein Zapfen 6 zur Seite nach außen absteht. Der Zapfen 6 durchgreift einen Schlitz 7 im Lamellenträger 2, der kreisbogenförmig um die Schwenkachse S der Lamelle 3 verläuft. Der Zapfen 5 greift in eine Nut 8 an einer Innenseite eines Stellrings 9 ein, die in einer Umfangsrichtung des Stellrings 9 verläuft. Der Stellring 9 umschließt den zylinderrohrförmigen Lamellenträger 2 und ist drehfest mit und axial verschieblich auf dem Lamellenträger 2, so dass der Stellring 9 gemeinsam mit dem Lamellenträger 2 einschließlich der Lamellen 3 in dem nicht gezeichneten Gehäuse des Luftauströmers 1 um eine Drehachse D drehbar ist. Bei einer Axialverschiebung des Stellrings 9 auf dem Lamellenträger 2 bewegt sich die in Umfangsrichtung an der Innenseite des Stellrings 9 verlaufende Nut 8 ebenfalls axial gegenüber dem Lamellenträger 2 und bewegt den in die Nut 8 eingreifenden Zapfen 6 ebenfalls in axialer Richtung. Dadurch beschreibt der Zapfen 6 am Ende des Hebels 5 eine kreisbogenförmige Bahn um die Schwenkachse S der Lamelle 3, von der der Hebel 5 absteht, so dass die Lamelle 3 verschwenkt und mit ihr die anderen Lamellen 3, die durch die Koppelstange 4 schwenkbar miteinander verbunden sind.
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Zum Schwenken der Lamellen 3 weist der Luftausströmer 1 einen elektromotorischen Antrieb 10 mit einem achsparallel zur Drehachse D außerhalb des Lamellenträgers 2 und des Stellrings 9 angeordneten Elektromotor 11 auf. Auf einer Motorwelle des Elektromotors 11 ist drehfest ein Zylinder 12 mit einer umlaufenden, ringförmigen Nut als Steuerkurve 13 angeordnet. Die Steuerkurve 13 verläuft in einer gedachten, schrägen Ebene des Zylinders 12, d. h. die Steuerkurve 13 verläuft sowohl umlaufend in Umfangsrichtung als auch in einer Längsrichtung des Zylinders 12. In die Steuerkurve 13 greift ein in der Zeichnung nicht sichtbarer Zapfen eines Stellschiebers 14 ein, der achsparallel in einem Schlitz des nicht gezeichneten Gehäuses des Luftausströmers 1 verschiebbar geführt ist. Der Stellschieber 14 befindet sich zwischen dem Stellring 9 und dem Zylinder 12 und weist einen Zapfen auf, der in eine umlaufende Nut 15 in einer Außenseite des Stellrings 9 eingreift. Ein Drehantrieb des Zylinders 12 mit dem Elektromotor 11 bewegt den Stellschieber 14 über dessen in die Steuerkurve 13 des Zylinders 12 eingreifenden Zapfen axial hin und her. Mit dem Stellschieber 14 verschiebt sich der Stellring 9 axial auf dem Lamellenträger 2 hin und her und verschwenkt dabei die Lamellen 3 hin und her.
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Zum Drehen des Lamellenträgers 2 mit den Lamellen 3 um die Drehachse D weist der Lamellenträger 2 einen Zahnkranz 16 an seiner Außenseite auf, der mit einem Zahnrad 17 kämmt, das drehfest auf einer Motorwelle eines zweiten Elektromotors 18 angeordnet ist. Der zweite Elektromotor 18 ist wie der erste Elektromotor 11 achsparallel zur Drehachse D außerhalb des Lamellenträgers 2 und des Stellrings 9 angeordnet. Bei einem Drehantrieb des Lamellenträgers 2 dreht sich der Lamellenträger 2 mit den Lamellen 3 und dem Stellring 9 um eine Achse des Lamellenträgers 2 und des Stellrings 9, die zugleich die Drehachse D des Lamellenträgers 2, des Stellrings 9 und der Lamellen 3 ist. Durch Drehen des Lamellenträgers 2 lassen sich die Lamellen 3 in jede beliebige Winkelrichtung drehen und durch Schwenken der Lamellen 3 schräg zur Ausströmrichtung A des Luftausströmers 1 stellen, so dass sich ein Luftstrom durch den Luftausströmer 1 schräg zu der durch den Lamellenträger 2 vorgegebenen Ausströmrichtung A des Luftausströmers 1 in jede Richtung lenken lässt. Durch den Eingriff des Zapfens des Stellschiebers 14 in die umlaufende Nut 15 des mit dem Lamellenträger 2 mitdrehenden Stellrings 9 ist der elektromotorische Antrieb 10 zum Schwenken der Lamellen 3 drehentkoppelt vom Lamellenträger 2 und den Lamellen 3. Der Stellring 9 lässt sich mit dem elektromotorischen Antrieb 10 in jeder Drehstellung des Lamellenträgers 2, der Lamellen 3 und des Stellrings 9 axial verschieben und damit die Lamellen 3 in jeder Drehstellung schwenken. Der zweite Elektromotor 18 mit dem Zahnrad 17 bildet einen zweiten elektromotorischen Antrieb 19 zum Drehen des Lamellenträgers 2 mit den Lamellen 3.
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Bei dem in 2 gezeigten, erfindungsgemäßen Luftausströmer 1 stimmen der zylinderrohrförmige Lamellenträger 2 mit den in ihm schwenkbar gelagerten Lamellen 3 und dem Stellring 9, der mit dem Lamellenträger 2 drehfest und mitdrehend und auf dem Lamellenträger 2 axial verschieblich ist, einschließlich der Schwenkmechanik für die Lamellen 3, mit 1 überein. Es wird insoweit auf die Erläuterungen der 1 verwiesen. Übereinstimmende Bauteile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszahlen versehen.
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Im Unterschied zu 1 weist der Luftausströmer 1 aus 2 nur einen elektromotorischen Antrieb 10 mit einem Elektromotor 11 auf, auf dessen Motorwelle ein Zahnrad 20 und der Zylinder 12 mit der Steuerkurve 13 angeordnet sind. Allerdings sind das Zahnrad 20 und der Zylinder 12 nicht drehfest mit der Motorwelle, sondern sie weisen gegenläufige Freiläufe 21, 22 auf, so dass das Zahnrad 20 in einer Drehrichtung und der Zylinder 12 in einer entgegengesetzten Drehrichtung mit der Motorwelle des Elektromotors 11 mitdreht. Das Zahnrad 20 kämmt mit dem Zahnkranz 16 des Lamellenträgers 2, so dass mit dem elektromotorischen Antrieb 10 der Lamellenträger 2 zusammen mit den in ihm schwenkbar gelagerten Lamellen 3 in einer Drehrichtung um die Drehachse D des Lamellenträgers 2 drehbar ist. Der Stellring 9 dreht mit dem Lamellenträger 2 mit. Durch Drehung des Lamellenträgers 2 in der einen Drehrichtung lassen sich die Lamellen 3 in jede beliebige Stellung zwischen horizontal und vertikal drehen.
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Ein Schwenken der Lamellen 3 erfolgt durch einen Drehantrieb in entgegengesetzter Richtung wie das Drehen des Lamellenträgers 2 mit den Lamellen 3. Der Freilauf 22 überträgt die entgegengesetzte Drehbewegung des Elektromotors 11 auf den Zylinder 12, dessen in einer Ebene schräg zum Zylinder 12 verlaufende, ringförmige und geschlossene Steuerkurve 13 den Stellschieber 14, dessen einer Zapfen in die Steuerkurve 13 greift, axial zum Lamellenträger 2 verschiebt. Der Stellschieber 14 ist in 2 wie in 1 vorhanden. Sein anderer Zapfen greift in die Nut 15 des Stellrings 9 ein und verschiebt den Stellring 9 axial auf dem Lamellenträger 2. Die Schwenkbewegung der Lamellen 3 erfolgt in 2 wie in 1 durch die in Umfangsrichtung verlaufende kurze Nut 8 an der Innenseite des Stellrings 9, die sich mit dem Stellring 9 axial gegenüber dem Lamellenträger 2 bewegt. In die Nut 8 greift der Zapfen 6 des Hebels 5 der einen Lamelle 3 ein, wodurch die Lamelle 3 bei einer Axialbewegung des Stellrings 9 auf dem Lamellenträger 2 schwenkt. Die anderen Lamellen 3 schwenken über die gelenkig mit den Lamellen 3 verbundene Koppelstange 4 mit.
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Der in 3 gezeigte, erfindungsgemäße Luftausströmer 1 weist wie in 2 nur einen elektromotorischen Antrieb 10 sowohl zum Drehen der Lamellen 3 um die Achse des zylinderrohrförmigen Lamellenträgers 2 und zum Schwenken der Lamellen 3 um ihre Schwenkachsen quer zum Lamellenträger 2 auf. Wie in 2 weist der elektromotorische Antrieb 10 aus 3 den Zylinder 12 mit der in einer schrägen Ebene verlaufenden, ringförmigen und geschlossenen Steuerkurve 13 und das Zahnrad 20 auf, das mit dem Zahnkranz 16 des Lamellenträgers 2 kämmt. Der Zylinder 12 und das Zahnrad 20 sind auf der Motorwelle des Elektromotors 11 drehbar und können wahlweise mit einer elektromagnetischen Kupplung 23 drehfest mit der Motorwelle verbunden werden. Auf diese Weise ist ein Drehantrieb des Lamellenträgers 2 mit den Lamellen 3 über das Zahnrad 20 des elektromotorischen Antriebs 10 möglich, das mit dem Zahnkranz 16 des Lamellenträgers 2 kämmt. Das Zahnrad 20, das mit der elektromagnetischen Kupplung 23 drehfest mit der Motorwelle des Elektromotors 11 verbindbar ist, kann in beiden Drehrichtungen angetrieben werden. Somit ist ein Drehantrieb des Lamellenträgers 2 mit den Lamellen 3 in beiden Drehrichtungen möglich. Zum Schwenken der Lamellen 3 wird der Zylinder 12 mittels der elektromagnetischen Kupplung 23 drehfest mit der Motorwelle des Elektromotors 11 verbunden und drehend angetrieben. Dabei verschiebt er über seine Steuerkurve 13 den Stellschieber 14, der den Stellring 9 axial auf dem Lamellenträger 2 verschiebt. Das Schwenken der Lamellen 3 geschieht in der zu 1 beschriebenen Weise.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftausströmer
- 2
- Lamellenträger
- 3
- Lamelle
- 4
- Koppelstange
- 5
- Hebel
- 6
- Zapfen
- 7
- Schlitz
- 8
- Nut
- 9
- Stellring
- 10
- elektromotorischer Antrieb
- 11
- Elektromotor
- 12
- Zylinder
- 13
- Steuerkurve
- 14
- Stellschieber
- 15
- Nut
- 16
- Zahnkranz
- 17
- Zahnrad
- 18
- Elektromotor
- 19
- elektromotorischer Antrieb
- 20
- Zahnrad
- 21
- Freilauf
- 22
- Freilauf
- 23
- elektromagnetische Kupplung
- 24
- Steg
- A
- Ausströmrichtung
- D
- Drehachse der Lamelle
- S
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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