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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse, wobei ein Schließvorgang derart erfolgt, dass eine Abdichtelemente aufweisende Schaltklappe derart bewegt wird, dass das Abdichtelement auf eine Dichtungsfläche aufgelegt, die Öffnung verschließt.
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Bei einer Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse nach dem bekannten Stand der Technik weist die Schaltklappe Abdichtelemente aus elastischem Material und das Gehäuse eine sogenannte Dichtungsfläche, um die Öffnung herum verlaufend, auf.
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Der Einsatz elastischer Materialien, wie von Kunststoffen, im Bereich der Abdichtelemente hat den Vorteil, dass diese sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen und nachher wieder in ihren unverformten Zustand zurückkehren.
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Mittels dieser Abdichtelemente kann, durch eine entsprechende Ansteuerung der Schaltklappe zum Schließen, die Öffnung eines Gehäuses, beispielsweise innerhalb einer Fahrzeugklimaanlage, durch ein durch die Schaltklappe bewirktes Anlegen des Abdichtelements entlang der umlaufenden Dichtungsfläche verschlossen werden. Somit wird ein Luftdurchtritt durch die Öffnung verhindert.
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Durch eine entsprechende Ansteuerung einer Schaltklappe zum Öffnen wird die Öffnung des Gehäuses einer Fahrzeugklimaanlage durch ein Lösen oder Abheben des Abdichtelements entlang der Dichtungsfläche geöffnet, wodurch ein Luftdurchtritt durch die Öffnung ermöglicht wird.
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Hierbei können die Abdichtelemente an einer oder mehreren Seiten oder Rändern der Schaltklappe angeordnet sein. Wird beispielsweise die Schaltklappe in Form einer Tür ausgeführt, so werden die Abdichtelemente an drei Seiten dieser Schaltklappe vorgesehen, während die Bandseite der türförmigen Schaltklappe meist über ein separates Abdichtmittel verfügt.
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Aus dem Stand der Technik sind Abdichtelemente bekannt, welche als Gummidichtlippe bezeichnet und flächenförmig ausgeführt werden. Diese Abdichtelemente liegen dann mit einem Teil ihrer Fläche an der Dichtungsfläche des Gehäuses an.
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Beim Schließen einer Öffnung mittels dieser flächenartigen Gummidichtlippe können Geräusche entstehen, weil es einen Moment beim Vorgang des Schließens gibt, bei dem der Druck des Fluides auf die Dichtung etwas größer ist als die die Gummidichtlippe gegen die Dichtungsfläche andrückende Kraft. Dadurch hebt sich die Gummidichtlippe von der Dichtungsfläche ab. Der Druck des Fluides kann sich abbauen und die Dichtung legt sich wieder an. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend und lässt unerwünschte Geräusche entstehen, bis die andrückende Kraft einen Schwellwert überschritten hat.
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Wiederholt sich dieser Vorgang des Anlegens und Abhebens der Gummidichtlippe an der Dichtungsfläche, kommt es zu einem Flattern der Gummidichtlichtlippe mit einer entsprechenden Geräuschbildung. Dieses Problem dieser hörbaren Geräusche oder wahrnehmbaren Schwingungen in Kraftfahrzeugen oder an Maschinen ist auch unter dem Begriff NVH (engl: Noise, Vibration, Harshness) bekannt. Beispielsweise von Insassen eines Kraftfahrzeuges werden diese Geräusche als störend und unangenehm empfunden und sollen daher zur Komfortsteigerung vermieden werden.
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Zur Verminderung dieser Geräuschbildung sind aus dem Stand der Technik diverse Abdichtelemente mit Aussparungen oder Ausschnitten im Randbereich der Gummidichtlippe bekannt. Mittels dieser Aussparungen wird die Geräuschbildung bei einem Schließvorgang verbessert, da ein gleichzeitiges Anlegen der Gummidichtlippe entlang der Dichtungsfläche vermieden wird. Erst bei einem Erreichen eines größeren Anpressdrucks durch die Schaltklappe wird der Schließvorgang vollendet.
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Der Nachteil dieses Standes der Technik besteht darin, dass durch die Ausschnitte in der Gummidichtlippe zwar Geräusche vermieden werden, dass aber kein eindeutiger Schließmechanismus existiert. Das Abdichten der Türe wird durch Überbrücken erreicht, es besteht aber keine eindeutige Schließkante, die ein Abdichten gewährleistet. Somit kann es bei dieser Ausführung der Anordnung zu Undichtheiten im geschlossenen Zustand kommen.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Ausführungen bekannt, bei denen zur Reduzierung der Geräuschbildung während des Schließvorgangs sowie zur Verbesserung der Dichtheit der Anordnung an einem Ende eines flächenförmigen Abdichtelements Verdickungen vorgesehen sind, welche so ausgeführt sind, dass diese entlang der Dichtungsfläche des Gehäuses zum Verschließen der Öffnung verlaufen.
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Mittels einer derartigen, aus einem elastischen Material bestehenden, im Lüftungs- und Klimabereich auch als Froschfingergummidichtung (engl: frog finger sealing) bezeichneten, Abdichtelements wird ein besseres Schließverhalten der Anordnung erreicht. Insbesondere wird durch diese Struktur des Abdichtelements eine eindeutige Schließkante ausgebildet und somit die Dichtigkeit der Struktur im geschlossenen Zustand der Öffnung verbessert.
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Allerdings kann es bei dieser Ausführung des Abdichtelements zu einer zischenden Geräuschbildung kommen, insbesondere dann, wenn das Abdichtelement kurz vor dem finalen Abdichten noch einen schmalen Spalt offen lässt.
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Die
DE 103 43 476 A1 beschreibt eine Anordnung einer Schaltklappe für einen Luftkanal mit einem elastischen Abdichtungselement und einer Dichtungsfläche. Hierbei ist das Abdichtelement an einer Klappe zum Schalten einer Öffnung in einem Gehäuse ausgebildet. Das Abdichtelement berührt die Dichtungsfläche luftdicht, wenn die Öffnung durch die Klappe verschlossen ist, wobei hierdurch die Öffnung abgedichtet ist.
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Die Dichtungsfläche ist so bearbeitet, dass sie eine unregelmäßige Fläche mit einer fein geprägten Gestalt aufweist. Entsprechend können die Berührungsflächen des Dichtungsbereichs und des Abdichtungselements verkleinert werden, und daher kann die Anhaftkraft zwischen diesen herabgesetzt werden. Mittels dieser Ausführung kann ein Geräusch, das erzeugt wird, wenn die Klappe von der Öffnung gelöst wird, verhindert werden.
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Aus der
JP 2004161243 (A) ist eine Anordnung einer ein Dichtungselement aufweisenden Tür in einem Ventilationssystem bekannt. Zur Vermeidung von Geräuschen beim Öffnen einer Tür, bei welcher das Dichtungselement ein Gummikörper ist, welcher zum Abdichten eines Kanals des Ventilationssystems gegen einen hierfür vorgesehenen Bereich im Kanal oder Gehäuse drückt, ist vorgesehen, diesen Bereich mit absichtlichen Kräuselungen oder Unebenheiten auszuführen.
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Mittels dieser Unebenheiten kann die Haftkraft zwischen dem Dichtungselement und der Dichtungsfläche des vorgesehenen Bereichs reduziert und derart die Erzeugung von Lärm beim Öffnen der Türen unterdrückt werden.
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Aus der
JP 2004210035 (A) ist eine Lösung bekannt, bei welcher ein Verschließen einer luftdurchströmten Öffnung mittels einer Tür erfolgt, wobei die Tür mit einem elastisch verformbaren Kunststoff-Dichtelement versehen ist.
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Eine Geräuschbildung bei einem Schließvorgang der aus Tür und Dichtelement gebildeten Einheit wird dadurch vermindert, dass das Kunststoff-Dichtelement Aussparungen aufweist.
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Vorgesehen ist, dass diese ausgesparten Kunststoff-Dichtelemente an einer Stirnseite oder dem Umfang des Türkörpers angeordnet werden. Offenbart ist auch, dass die Größe der Ausnehmung und ihre Abstände zueinander willkürlich gewählt werden können. Die Anordnung ermöglicht es, die Schließgeschwindigkeit bei einem Schließvorgang zu verringern und somit Klopf- oder Schlaggeräusche zu unterdrücken.
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Aus der
DE 197 17 335 A1 ist eine Schwenkklappe zur Steuerung eines Luftstroms bekannt, welche insbesondere in einer Vorrichtung zur Heizung/Lüftung oder Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums eingesetzt wird. Die Schwenkklappe weist biegsame Lippen auf, welche in Annäherung an eine Endstellung durch eine Kante mit einer ortsfesten Wand in Berührung treten und über eine in der Nähe der besagten Kante angeordnete Kontaktzone einen dichten Kontakt mit der besagten Wand in der besagten Endstellung herstellen kann.
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Offenbart ist weiterhin, dass sich die besagte Kante entlang einer gewundenen Linie erstreckt und durch einen freien Rand der Lippe und durch eine Fläche der Lippe gebildet wird, die die besagte Kontaktzone enthält. Außerdem ist ausgeführt, dass die gewundene Linie sägezahnförmig oder gezackt ausgebildet ist oder abwechselnd Segmente gleicher Geraden und Kreisbögen enthält.
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Aus der
JP 2004-210 035 A ist eine Klappe zur Steuerung eines Luftstroms mit einem elastischen Dichtungsbereich bekannt. Zur Reduzierung der Geräuschbildung beim Öffnen und Schließen der Klappe ist es vorgesehen, dass der elastische Dichtungsbereich an einer Stirnseite oder am Rand mit Aussparungen bzw. Öffnungen ausgestattet ist.
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Offenbart ist es, dass die Größe der Aussparungen und deren Abstand zueinander beliebig zu wählen sind. Bei einem Schließvorgang mit einer derartigen Klappe wird die Schließgeschwindigkeit bedingt durch die eingebrachten Aussparungen verringert und derart eine Geräuschbildung unterdrückt.
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Aus der
US 2005 / 0 095 970 A1 ist eine Luftdurchgangsöffnungs- und -schließvorrichtung zum Steuern eines Luftstroms zur Klimatisierung eines Fahrzeugraums bekannt, welche angepasst ist, um ein störendes Geräusch zu reduzieren, welches erzeugt wird, wenn der Öffnungsgrad einer Klappe, wie beispielsweise einer Luftmischklappe klein ist.
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Hierfür ist es vorgesehen, dass an der Spitze einer Lippendichtung mehrere sich nur über eine Abmessung (H) erstreckende Teilbereiche (7g) angeordnet sind. Offenbart ist weiterhin, dass sich die Teilbereiche (7g) über eine Länge von 2 mm bis 14 mm erstrecken, wobei zwischen den Teilbereichen (7g) ein Abstand (7c) von 1 mm bis 4 mm vorgesehen ist.
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Weiterhin kann es vorgesehen werden, dass zwei Lippendichtungen mit diesen Teilbereichen (7g) nebeneinander und parallel zueinander angeordnet werden.
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Die
DE 199 48 218 A1 zeigt ein Absperrelement in einem Strömungskanal mit einem beweglichen verwindungsarm ausgebildeten und/oder gelagerten Schließteil und einem Anlagebereich für das Schließteil, bei dem das Schließteil zwischen einer an dem Anlagebereich dicht anliegenden Verschlussstellung und einer von dem Anlagebereich abgehobenen maximalen Offenstellung des Schließteiles verstellbar ist, und bei dem zumindest einer der bei der Verschlussstellung aneinanderliegenden Bereiche des Schließteils oder des Anlagebereiches elastisch ausgebildet und in Schließstellung elastisch verformt ist.
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Vorgesehen ist es, dass in kleinen Öffnungsbereichen bei gleicher Verstellwegcharakteristik des Schließteiles eine exaktere Fluidmassenstromregelung ermöglicht wird, als bei größeren Öffnungszuständen des Absperrelementes.
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Zu diesem Zweck zeichnet sich ein solches Absperrelement dadurch aus, dass in einem definiert vorgegebenen schließstellungsnahen Stellbereich des Schließteils ein ausschließlich von Bereichen des Schließteils und des Anlagebereiches umrandeter Kanalöffnungsbereich vorliegt und dass die absolute Flächenveränderung des durchströmbaren Kanalöffnungsbereiches innerhalb des schließstellungsnahen Stellbereiches des Schließteils durch elastische Verformung des verschlußbildenden, elastischen Bereiches des Schließteils und/oder des Anlagebereiches bei gleichen Verstellwegen des Schließteils geringer ist als außerhalb dieses Stellbereiches und sich innerhalb dieses Stellbereiches mit zunehmender Schließstellung verkleinert.
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Die Lösung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem schließnahen geringen Öffnungsbereich eines Absperrventils den strömungswirksamen Öffnungsbereich durch elastische Verformung des Öffnungsrandbereiches, der von dem Schließteil und/oder vom dem Anlagebereich für das Schließteil gebildet wird, zu verkleinern. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen einen in Längsrichtung gekrümmten und mit Bezug auf die Gegen-Anlagefläche konkav gewölbter Dichtkantenbereich auszubilden.
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Die
DE 103 43 476 A1 zeigt eine Anordnung einer Abdichtungsstruktur einer Schaltklappe für einen Luftkanal, welche ein elastisches Abdichtungselement und eine Dichtungsfläche aufweist. Das Abdichtungselement ist an einer Klappe zum Schalten einer Öffnung ausgebildet, die in einem Gehäuse ausgebildet ist. Die Dichtungsfläche ist rund um die Öffnung herum ausgebildet. Das Abdichtungselement berührt die Dichtungsfläche luftdicht, wenn die Öffnung durch die Klappe verschlossen ist, und hierdurch ist die Öffnung abgedichtet. Die Dichtungsfläche ist so bearbeitet, dass sie eine unregelmäßige Fläche mit einer fein geprägten Gestalt aufweist. Entsprechend können die Berührungsflächen des Dichtungsbereichs und des Abdichtungselements verkleinert werden, und daher kann die Anhaftkraft zwischen diesen herabgesetzt werden. Folglich kann ein Geräusch, das erzeugt wird, wenn die Klappe von der Öffnung gelöst wird, verhindert werden.
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Aus der
US 2010 / 0 224 253 A1 ist eine Verteileranordnung zur Verteilung von Luft in einem Versorgungssystem mit einen Kanal und einer verschließbaren Öffnung bekannt, wobei der Kanal eine inneren Oberfläche aufweist und von Luft durchströmt wird. Zur Verteilung der Luft auf einen gewünschten Ausgangspfad ist eine Tür vorgesehen, welche eine Dichtung aufweist und welche in mehrere Positionen bewegbar ist, um die Luft in einen gewünschten Ausgangspfad zu leiten.
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Eine beim Öffnen und Schließen diese Türen auftretende Geräuschbildung soll durch die beschriebene Lösung verringert werden.
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Die Lösung offenbart ein variables Kantenprofil am Rand der umlaufenden Türdichtungen, welches für einen Spalt mit variabler Breite sorgt und derart verhindert, dass ein gleichmäßiger Luftstrom über die Dichtung strömen kann. Infolgedessen werden unangenehme Hochfrequenztöne wie Pfeiftöne verhindert, ohne die Funktionalität der Dichtung zu beeinträchtigen.
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Die oben genannten Nachteile der Verursachung störender Geräusche beim Schließen sowie einer fehlenden eindeutigen Schließkante werden durch diesen bekannten Stand der Technik nicht beseitigt. Ausführungen mit veränderten variablen Schließkanten reduzieren die Geräuschbildung teilweise, benötigen aber meist einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung derart geformter Schließkanten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse anzugeben, womit eine Verminderung von störenden Geräuschen während eines Schließvorgangs sowie eine Verbesserung der Dichtigkeit erreicht und der Aufwand bei der Herstellung reduziert werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorgesehen ist es, ein Abdichtelement bestehend aus zwei Teilbereichen an der Schaltklappe anzuordnen. Dabei ist der erste Teilbereich, welcher beispielsweise als ein elastisch verformbarer flacher Kunststoffstreifen ausgeführt sein kann, direkt mit der Schaltklappe verbunden. Der zweite Teilbereich, welcher mit dem ersten Teilbereich verbunden ist, wird wulstartig ausgeführt. Vorteilhaft ist eine Ausführung mit einem kreisförmigen oder ovalen Querschnitt. Darüber hinaus ist es vorgesehen, in begrenzten Bereichen der Oberfläche des zweiten Teilbereichs Aussparungen anzuordnen. Derartige Aussparungen können die Form einer Kerbe, einer Nut oder ähnliche Formen aufweisen.
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Weiter vorteilhaft ist es, die über der Oberfläche des zweiten Teilbereichs angeordneten Aussparungen unregelmäßig, also mit verschiedenen Größen und Strukturen, auszuführen. Somit kann die Funktion der Geräuschunterdrückung bei einem Schließvorgang der Anordnung zum Abdichten einer Öffnung auch bei üblichen Toleranzen der beiden Teilbereiche sowie der Dichtungsfläche und anderer Bauteile zuverlässig umgesetzt werden.
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Alternativ können die Aussparungen auch regelmäßig und/oder mit gleichen Strukturen ausgeführt werden. In diesem Fall kann beispielsweise ein versetztes Anordnen der Aussparungen vorgenommen werden.
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Die eingebrachten Aussparungen ermöglichen es, dass bei einem Anlegen des zweiten Teilbereichs an die Dichtungsfläche ein Restquerschnitt für ein zuvor durch die Öffnung strömendes Fluid verbleibt und dieses unter Ausnutzung der Aussparungen noch vermindert weiterströmen kann. Dadurch wird in diesem Schließzustand, in welchem die Kraft zum Andrücken des zweiten Teilbereichs an die Dichtungsfläche gering ist, der Fluid-Druck auf das erfindungsgemäße Abdichtelement vermindert und ein Abheben sowie eine Geräuschbildung unterbunden. Der Vorgang des vollständigen Verschließens der Öffnung erfolgt erst zu einem späteren Zeitpunkt, zu welchem die Kraft zum Andrücken des zweiten Teilbereichs genügend groß geworden ist, wie später noch erläutert wird.
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Es ist vorgesehen, einen Bereich auf der Oberfläche des zweiten Teilbereichs festzulegen, innerhalb welchen die Aussparungen eingebracht werden können. Dieser Bereich ist bevorzugt an der Stelle angeordnet, an welcher die erste Berührung des zweiten Teilbereichs mit der Dichtungsfläche erfolgt.
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Die Begrenzung auf einen festgelegten Bereich ist notwendig, da ein weiterer Bereich ohne Aussparungen auf der Oberfläche des zweiten Teilbereichs verbleiben muss, mittels welchen ein sicheres Verschließen der Öffnung erfolgen kann, wie später noch erläutert wird.
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Vorteilhaft ist es, dass der Bereich, unter der Annahme, dass der zweite Teilbereich etwa einen kreisförmigen Querschnitt hat, die Form eines Kreissegments aufweist. Innerhalb dieses gedachten Kreissegments werden die Aussparungen angeordnet. Dabei ist das Kreissegment in Richtung der Dichtungsfläche ausgerichtet und seine Erstreckung über die Oberfläche wird durch mindestens einen Öffnungswinkel bestimmt.
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In einer alternativen Ausführung kann der Querschnitt des zweiten Teilbereichs auch ovalförmig ausgeführt sein.
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Vorgesehen ist es, das Abdichtelement derart bereitzustellen, dass dieses einen ersten und einen zweiten Teilbereich aufweist. Zur Vermeidung der Geräuschentwicklung während eines Schließvorgangs wird der zweite Teilbereich mit den oben beschriebenen Aussparungen bereitgestellt.
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Vorgesehen ist es, den Ablauf des Verschießens der Öffnung in mehrere Phasen zu unterteilen. Während im Stand der Technik das Verschließen nur durch einen Schritt des Andrückens des Abdichtelements gegen die Dichtungsfläche erfolgt, realisiert das erfindungsgemäße Verfahren das Verschließen in drei Teilschritten.
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In einem ersten Schritt erfolgt ein Anlegen des zweiten Teilbereichs des Abdichtelements an die Dichtungsfläche mit einer geringen Kraft. In diesem Moment liegt das gedachte Kreissegment gegenüber der Dichtungsfläche und das Fluid kann durch die eingebrachten Aussparungen strömen.
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In einem nachfolgenden Teilschritt erfolgt eine Rotation des zweiten Teilbereichs, also ein Verdrehen des zweiten Teilbereichs mit dem Kreissegment über der Dichtungsfläche. Dadurch wird der durch die Aussparungen gebildete Restquerschnitt für das Fluid immer kleiner.
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Beim weiteren Verdrehen des zweiten Teilbereichs, wenn das Kreissegment mit den Aussparungen nicht mehr der Dichtungsfläche gegenüber liegt, wird der Restquerschnitt auf Null reduziert und die Öffnung mit einer größeren Kraft als im ersten Teilschritt des Schließvorgangs sicher abgedichtet.
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Da der zweite Teilbereich nun mit einer ebenen Oberfläche an der Dichtungsfläche anliegt, ist eine definierte Schließkante vorhanden, welche hohen Anforderungen bezüglich einer Dichtheit genügt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: eine Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse nach dem Stand der Technik in einer ersten Ausführungsvariante,
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2: eine alternative Ausführung einer Anordnung nach dem Stand der Technik,
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3: eine erfindungsgemäße Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse,
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4: einen Teilbereich des erfindungsgemäßen Abdichtelements,
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5 den Teilbereich aus der 4 mit Dimensionsgrößen und
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6 einen Ablauf eines Schließvorgangs mit der erfindungsgemäße Anordnung.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse nach dem Stand der Technik. Dargestellt ist auszugsweise eine Schaltklappe 1, ein mit der Schaltklappe 1 verbundenes Abdichtelement 2 und eine Dichtungsfläche 3, welche Bestandteil eines nicht dargestellten Gehäuses, beispielsweise eingesetzt im Bereich einer Klimaanlage eines Fahrzeuges. Das Abdichtelement 2 weist Ausschnitte 4 auf, welche wie bereits oben zum Stand der Technik beschrieben, eine Geräuschbildung bei einem Schließen der Öffnung minimieren sollen.
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Die Schaltklappe 1 ist derart ausgeführt, dass diese zum Schließen der Öffnung, welche sich zwischen der Dichtungsfläche 3 und dem Abdichtelement 2 ergibt, derart bewegt werden kann, dass der die beispielsweise zackenförmigen Ausschnitte 4 aufweisende Rand des Abdichtelements 2 dichtend gegen die Dichtungsfläche 3 gedrückt wird.
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In der 2 ist eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung ebenfalls nur auszugsweise dargestellt. Auch diese Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse umfasst eine Schaltklappe 1, ein Abdichtelement 2 und eine Dichtungsfläche 3. Das dargestellte Abdichtelement 2 ist in einen ersten Teilbereich 5 und einen zweiten Teilbereich 6 unterteilt. Während der erste Teilbereich 5 des Abdichtelements 2 beispielsweise flächenförmig ausgeführt ist, weist der zweite Teilbereich 6 eine beispielsweise wulstförmige Verdickung auf.
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Verschiedene Variationen des Abdichtelements 2, bei denen der erste Teilbereich 5 beispielsweise mit einer Biegung in einem bestimmten Radius ausgeführt ist und/oder bei denen der zweite Teilbereich 6 in seinem Querschnitt betrachtet kreisförmig oder oval ausgeführt ist, sind ebenfalls bekannt und haben keinen Einfluss auf die Funktionsweise der Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse.
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Das Verschließen der Öffnung erfolgt in diesem Beispiel durch das Anlegen des zweiten Teilbereichs 6 des Abdichtelements 2 an die Dichtungsfläche 3. Wie oben bereits erläutert, treten bei den in der 1 und 2 gezeigten Ausführungen unerwünschte Geräuschbildungen beim Schließvorgang auf.
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In der 3 ist eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Abdichten einer Öffnung in einem Gehäuse gezeigt. Die Ausführung zeigt die bereits bekannten Elemente Schaltklappe 1, das aus dem ersten Teilbereich 5 und dem zweiten Teilbereich 6 bestehende Abdichtelement 2 sowie die Dichtungsfläche 3.
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Zur Vermeidung der Geräuschbildung bei einem Schließvorgang ist vorgesehen, in einem Bereich des zweiten Teilbereichs 6, welcher beim Schließen der Öffnung zuerst Kontakt mit der gegenüberliegenden Dichtungsfläche 3 hat, zumindest teilweise Aussparungen 7 anzuordnen. Diese Aussparungen 7 können gleichmäßig oder ungleichmäßig in diesem Bereich angeordnet und ausgeführt werden.
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Zur Gewährleistung eines sicheren Abdichtens der Öffnung durch das Abdichtelement ist der Bereich, in welchem die Aussparungen 7 angeordnet werden können, räumlich begrenzt. So ist beispielsweise bei einem zweiten Teilbereich 6, welcher einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dieser Bereich auf ein festgelegtes Kreissegment (Kreisabschnitt) des Querschnitts beschränkt, wobei dieses Kreissegment an der Stelle platziert wird, an der die erste Berührung mit der Dichtungsfläche 3 beim Schließen der Öffnung erfolgt. Das Kreissegment beschreibt also den Bereich im zweiten Teilbereich 6, innerhalb welchem Aussparungen 7 angeordnet werden können.
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In der 4 sind der erste Teilbereich 5, der zweite Teilbereich 6 sowie die als ein Kreissegment ausgeführte erfindungsgemäße Aussparung 7 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Diese Aussparung 7 wie auch das für diese und weitere Aussparungen 7 zur Verfügung stehende Kreissegment sind gegenüber der Dichtungsfläche 3 angeordnet. Im Beispiel der 4 stimmt die Aussparung 7 mit dem Kreissegment überein. Diese Ausdehnung der Aussparung 7 ist aber keine Bedingung, sondern nur beispielhaft gewählt. Beliebige andere Ausdehnungen der Aussparung 7 innerhalb des Kreissegments sind möglich.
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Wird die Schaltklappe 1 geschlossen, bewegt sich das Abdichtelement 2 in der mit dem Pfeil in der 4 gezeigten Richtung, wodurch der zweite Teilbereich 6 an die Dichtungsfläche 3 angepresst wird. Durch die innerhalb des Kreissegments des zweiten Teilbereichs 6 angeordneten Aussparungen 7 ist sichergestellt, dass der zweite Teilbereich 6 nur mit den Stellen an der Dichtungsfläche 3 anliegt, welche keine Aussparungen 7 aufweisen. Durch die Aussparungen 7 wird ein vollständiges Schließen der Öffnung verhindert, da ein Fluid wie beispielsweise Luft entlang der Aussparungen 7 ausströmen kann.
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In der 5 sind die zur Dimensionierung des erfindungsgemäßen Abdichtelements 2, insbesondere des zweiten Teilbereichs 6 vorhandenen Größen in einer beispielhaften Abbildung dargestellt. Das Design orientiert sich am Durchmesser d des im Querschnitt kreisförmigen zweiten Teilbereichs 6 sowie den Öffnungswinkeln alpha und beta. Außerdem wird ein Abstand b, welcher wie dargestellt der kürzesten Verbindung zwischen einem Punkt zwischen dem ersten Teilsegment 5 und dem zweiten Teilsegment 6 mit der halben Höhe des zweiten Teilbereichs 6 entspricht, genutzt.
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Ein vollständiger Ablauf eines Verschließens der Öffnung mittels der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der 6 in drei Teilzeichnungen dargestellt. Hierbei zeigt die oberste Abbildung den Augenblick, in welchem die Schaltklappe 1 das Abdichtelement 2 mit einem Teilbereich, welcher mit dem Kreissegment übereinstimmt, an die Dichtungsfläche anlegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kraft, mit welcher die Schaltklappe 1 auf das Abdichtelement 2 wirkt, noch gering. Somit ist auch der Anpressdruck des zweiten Teilbereichs 6 gegen die Dichtungsfläche 3 gering und ein Fluid kann an den Stellen, an welchen die Aussparungen 7 angeordnet sind, entweichen. Dies ist in der oberen Teilzeichnung der 6 durch zwei Pfeile gezeigt. Somit muss das Abdichtelement 2 in dieser Phase des Schließvorgangs, in welcher die Kraft zum Verschließen der Öffnung noch gering ist, noch nicht gegen den vollen Druck des Fluides arbeiten, und es entstehen keine störenden Geräusche durch eine Abheben des zweiten Teilbereichs 6 von der Dichtungsfläche 3.
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Ein nachfolgender späterer Zeitpunkt des Schließvorgangs ist in der mittleren Teilzeichnung der 6 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kraft zum Verschließen der Öffnung bereits stärker geworden, hat ihr Maximum aber noch nicht erreicht. Mit steigender Kraft kommt es zu einer elastischen Verformung des ersten Teilbereichs 5 des Abdichtelements 2, dargestellt durch die nun nahezu geradlinige Erstreckung des ersten Teilbereichs 5. Gleichzeitig mit dieser Verformung erfolgt ein Verdrehen des zweiten Teilbereichs 6, dargestellt durch den um den zweiten Teilbereich 6 herumlaufenden Pfeil in der mittleren Teilzeichnung. Dieses Verdrehen bewirkt, dass sich der dem Fluid durch die Aussparungen 7 zur Verfügung stehende Querschnitt zum Durchströmen verringert. Da in dieser Phase des Schließvorgangs die Kraft zum Verschließen der Öffnung bereits stärker geworden ist, kann der durch das Fluid erzeugte Druck den zweiten Teilbereich 6 nicht mehr von der Dichtungsfläche 3 abheben und eine Geräuschbildung wird verhindert.
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Ein Moment, in dem der Schließvorgang der Öffnung abgeschlossen ist und die Kraft ihren maximalen Wert erreicht hat, ist in der untersten Teilzeichnung der 6 abgebildet. In dieser Phase hat sich der zweite Teilbereich 6 weiter verdreht und liegt mit einem Bereich außerhalb des Kreissegments an der Dichtungsfläche 3 an. Da in diesem Bereich keine Aussparungen 7 angeordnet sind, dichtet der zweite Teilbereich 6 des Abdichtelements 2 die Öffnung vollständig und mit einer eindeutig ausgebildeten Schließkante zuverlässig ab. Somit wird durch die Erfindung ein zuverlässiges Abdichten der Öffnung bei gleichzeitiger Unterdrückung der Erzeugung störender Geräusche während eines Schließvorgangs der Öffnung erreicht.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in einer Verbesserung des Geräuschverhaltens gegenüber existierenden Dichtungskonzepten (NVH-Problem), einer einfachen Implementierung der Erfindung beispielsweise in vorhandene Lüftungs- und Klimatisierungsanordnungen für Kraftfahrzeuge sowie einer zuverlässigen Funktionsweise beim Abdichten. Außerdem entstehen mit diesem Konzept keine zusätzlichen Kosten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltklappe
- 2
- Abdichtelement
- 3
- Dichtungsfläche
- 4
- Ausschnitte
- 5
- erster Teilbereich, Teilsegment
- 6
- zweiter Teilbereich, Teilsegment
- 7
- Aussparungen
