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Die vorliegende Erfindung betrifft eine kardanische Lagerung für eine Luftdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Luftdüse zum Leiten eines Luftstroms aus einer Luftzuführleitung in einer Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage, insbesondere für Fahrgasträume in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Kardanische Lagerungen dienen in bekannter Weise dem Zweck, ein erstes, zum Beispiel feststehendes, Teil in Bezug auf ein zweites Teil, zum Beispiel ein zum ersten Teil bewegliches Teil, in einer solchen Weise aufzuhängen, dass eine Winkelverschiebung zwischen den beiden Teilen praktisch ungehindert erfolgen kann, sofern die Reibungskräfte vernachlässigbar bleiben. Hierzu werden beispielsweise die beiden Teile jeweils an zumindest einem Kardanring schwenkbar angebunden, wobei die beiden Schwenkachsen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
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Ferner sind aus dem Stand der Technik bereits verschiedene Luftdüsen zum Leiten eines Luftstroms bekannt, die beispielsweise in Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlagen, insbesondere für Fahrgasträume in Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden. Die Luftdüsen sind in einem Luftkanal oder einer Luftzuführleitung eingebaut und umfassen gewöhnlich ein Gehäuse mit einer vorderseitigen Luftausströmöffnung und einer rückseitigen Lufteinströmöffnung und einen in dem Gehäuse angeordneten Einsatz, mit dem die Richtung und/oder die Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms veränderbar ist. Eine derartige Luftdüse ist beispielsweise in der
EP 2 340 178 B1 offenbart.
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Die Lüftungsdüse aus der Schrift
DE 197 01 499 C1 weist einen Düsenring auf, der um eine längs zum Luftstrom angeordnete Schwenkachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Im Düsenring sind schwenkbare Luftleitlamellen gelagert, wobei die Schwenkachsen der Luftleitelemente senkrecht zum Luftstrom angeordnet sind.
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Ein weitere Lüftungsdüse ist aus der Schrift
DE 10 2011 122 426 A1 bekannt, bei der ein Düsenring um eine quer zum Luftstrom angeordnete Schwenkachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Im Düsenring sind drehbare Luftleitlamellen gelagert, wobei die Schwenkachsen der Luftleitelemente senkrecht zur Schwenkachse des Düsenringes angeordnet sind.
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Darüber hinaus ist es ebenso bekannt, den Einsatz einer solchen Luftdüse beispielsweise mittels einer kardanischen Lagerung in dem Gehäuse der Luftdüse zu lagern, so dass der Einsatz praktisch in jede gewünschte Winkelstellung relativ zu dem Gehäuse gebracht werden kann, um somit die Richtung des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms vorgeben zu können. Zusätzlich ist an der Vorderseite der Luftdüse häufig ein weiteres Stellmittel, zum Beispiel in Form eines Stellrads, vorgesehen, mit dem auch die Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms steuerbar ist. Hieraus ergibt sich jedoch ein relativ komplexer innerer Aufbau derartiger Luftdüsen, der einen relativ großen Bauraum beansprucht und/oder die Wahlmöglichkeiten einer Anordnung des Stellmittels an der Luftdüse wesentlich einschränkt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kardanische Lagerung, insbesondere für eine Luftdüse zur Verwendung in Fahrgasträumen von Kraftfahrzeugen, bereitzustellen, die einen möglichst einfachen, kompakten Aufbau aufweist und dabei eine geringe Anzahl von Bauteilen erfordert, so dass sowohl Einsparungen hinsichtlich des Gewichts der Lagerung als auch hinsichtlich der Montagedauer erzielbar sind. Die kardanische Lagerung soll weiterhin eine Dämpfung aufweisen derart, dass die Lüftungsdüse in einer vom Benutzer eingestellten Position verbleibt. Ferner soll eine Luftdüse mit einem kompakten Aufbau bereitgestellt werden, die zudem eine Anordnung eines Stellmittels zur Steuerung der Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms erleichtert.
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Diese Aufgabe wird durch eine kardanische Lagerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Luftdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasst eine kardanische Lagerung, insbesondere für eine Luftdüse zum Leiten eines Luftstroms aus einer Luftzuführleitung in einer Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage, insbesondere für Fahrgasträume in Kraftfahrzeugen, ein feststehendes Teil, beispielsweise ein Gehäuse, und ein bewegliches Teil, beispielsweise einen in dem Gehäuse angeordneten Einsatz, mit dem die Richtung und/oder die Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms veränderbar ist. Das feststehende und das bewegliche Teil sind jeweils an einem Kardanring schwenkbar angebunden, wobei die beiden Schwenkachsen rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Des Weiteren ist der Kardanring gemäß der vorliegenden Erfindung elastisch verformbar. In nicht verbautem Zustand, das heißt in einem Zustand, in dem keine äußeren Kräfte auf den Kardanring einwirken, weist er eine unverbaute und damit unverformte Gestalt auf.
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Bevorzugt weist der Kardanring im unverbauten Zustand eine kreisringförmige Gestalt auf. Es ist aber auch jede andere Form denkbar, viereckig, mehreckig oder ovalisiert, die es erlaubt, die kardanische Funktion zu erfüllen.
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Für den Fall der rotationssymmetrischen Form des Kardanringes ist er im verbauten Zustand hingegen, das heißt bei an dem Kardanring angebundenen ersten und zweiten Teilen, gegenüber der Kreisform entlang einer Schwenkachse gestreckt und entlang der anderen Schwenkachse gestaucht. Mit anderen Worten nimmt der elastisch verformbare Kardanring im verbauten Zustand, in dem äußere Kräfte auf diesen einwirken, eine im Wesentlichen geringfügig elliptische Form an. Durch diese Verformung entsteht an den Lagerstellen eine Vorspannung zwischen dem Kardanring und dem ersten und dem zweiten Teil, die je nach Ausgestaltung des Lagerbereichs eine gewisse Dämpfung der Drehbewegung der Teile zum Kardanring bewirken.
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Durch den rotationssymmetrischen, kreisringförmigen Aufbau des Kardanrings wird erreicht, dass die in den Lagerstellen, an denen die beiden Teile schwenkbar am Kardanring angebunden sind, auftretenden Kräfte, beispielsweise Reibungskräfte, nach der (geringfügigen) Verformung ausbalanciert sind. Mit anderen Worten sorgt der elastisch verformbare Kardanring nach der Montage aufgrund seines symmetrischen Aufbaus automatisch für eine gleichmäßige Verteilung der in allen Lagerstellen wirkenden Kräfte, insbesondere Reibungskräfte, so dass die erfindungsgemäße kardanische Lagerung eine ungehinderte, leichtgängige, jedoch trotzdem durch die Vorspannung gedämpfte Winkelverschiebung der an den Kardanring angebundenen beiden Teile relativ zueinander ermöglicht. Hierdurch lässt sich der Aufbau der kardanischen Lagerung insgesamt vereinfachen, da herstellungsbedingte Bauteiltoleranzen des feststehenden Teils und/oder des beweglichen Teils durch den elastisch verformbaren Kardanring ausgeglichen werden können.
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Wie vorliegend für den kreisringförmigen Kardanring beschrieben, verhalten sich bezüglich der Verformung auch alle anderen, beliebig ausgestalteten Kardanringe.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bewirkt das feststehende Teil oder das bewegliche Teil die Streckung beziehungsweise die Stauchung des Kardanrings im verbauten Zustand. Das heißt, die zur Verformung des Kardanrings im verbauten Zustand notwendigen Kräfte werden ausschließlich von dem feststehenden Teil oder dem beweglichen Teil aufgebracht, wodurch sich die Anzahl der für die kardanische Lagerung erforderlichen Bauteile auf ein Minimum reduzieren lässt, nämlich den Kardanring, das feststehende Teil und das bewegliche Teil. Darüber hinaus ist eine gezielte Beeinflussung des Ausmaßes der Streckung bzw. Stauchung des Kardanrings über den diametralen Abstand der zur Anbindung an den Kardanring vorgesehenen Lagerstellen des feststehenden Teils oder des beweglichen Teils möglich.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das feststehende Teil und das bewegliche Teil beide von innen in den Kardanring eingreifen. Bevorzugt bewirkt in diesem Fall eines der beiden Teile eine Streckung des Kardanrings und ruft damit eine der Streckrichtung entgegengesetzte Vorspannkraft in den zur schwenkbaren Anbindung an den Kardanring vorgesehenen Lagerstellen hervor. Somit ergibt sich aufgrund des symmetrischen Aufbaus des Kardanrings auch für das andere Teil dieselbe Vorspannkraft an dessen Lagerstellen.
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Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das feststehende Teil und das bewegliche Teil beide von außen in den Kardanring eingreifen. Bevorzugt bewirkt in diesem Fall eines der beiden Teile eine Stauchung des Kardanrings und ruft damit eine der Stauchrichtung entgegengesetzte Vorspannkraft in den zur schwenkbaren Anbindung an den Kardanring vorgesehenen Lagerstellen hervor. Somit ergibt sich aufgrund des symmetrischen Aufbaus des Kardanrings auch für das andere Teil dieselbe Vorspannkraft an dessen Lagerstellen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greifen das feststehende Teil und das bewegliche Teil jeweils über Drehzapfen in den Kardanring ein. Die Drehzapfen stellen eine mögliche Ausführungsform der jeweiligen Lagerstellen der beiden Teile dar und greifen in entsprechende Ausnehmungen des Kardanrings ein. Aufgrund der elastischen Verformung des Kardanrings im verbauten Zustand und den hierdurch hervorgerufenen Vorspannkräften an den Lagerstellen ist keine zusätzliche Sicherung der Drehzapfen in den korrespondierenden Ausnehmungen des Kardanrings gegen ein Herausrutschen erforderlich, wodurch sich der Aufbau der kardanischen Lagerung weiter vereinfacht und die Anzahl der zur Realisierung der kardanischen Lagerung erforderlichen Bauteile reduziert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Luftdüse zum Leiten eines Luftstroms aus einer Luftzuführleitung in einer Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage, insbesondere für Fahrgasträume in Kraftfahrzeugen, bereitgestellt, die ein Gehäuse mit einer vorderseitigen Luftausströmöffnung und einer rückseitigen Lufteinströmöffnung und einen in dem Gehäuse angeordneten Einsatz umfasst, mit dem die Richtung und/oder die Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms veränderbar ist. Erfindungsgemäß ist der Einsatz in dem Gehäuse mittels einer kardanischen Lagerung nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen gemäß der Erfindung gelagert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftdüse sieht vor, dass der Einsatz in einem vorderseitigen zentralen Bereich ein Stellmittel zum Steuern der Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms aufweist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine isometrische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kardanischen Lagerung vor dem Zusammenbau,
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2 eine isometrische Explosionsansicht der in 1 gezeigten kardanischen Lagerung nach dem Zusammenbau,
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3 eine Verteilung von Vorspannkräften an dem Kardanring gemäß dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kardanischen Lagerung,
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4 eine Verteilung von Vorspannkräften an einem Kardanring gemäß einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kardanischen Lagerung,
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5 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Luftdüse,
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6 eine Schnittansicht der Luftdüse aus 5 entlang der Schnittlinie A-A,
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7 eine Schnittansicht der Luftdüse aus 6 entlang der Schnittlinie C-C und
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8 eine Schnittansicht der Luftdüse aus 5 entlang der Schnittlinie B-B.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt schematisch eine isometrische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kardanischen Lagerung 1 vor dem Zusammenbau dar. Die gezeigte kardanische Lagerung 1 umfasst ein feststehendes Teil 2, zum Beispiel ein mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) einer Luftdüse (ebenfalls nicht dargestellt) verbundenes feststehendes Teil, und ein bewegliches Teil 3, beispielsweise einen in dem Gehäuse angeordneten Einsatz zur Veränderung der Richtung und/oder der Intensität des aus der Luftdüse austretenden Luftstroms. Die Teile 2 und 3 sind jeweils an einem Kardanring 4 schwenkbar angebunden. Wie zu erkennen ist, sind die beiden Schwenkachsen der Teile 2 und 3 rechtwinklig zueinander angeordnet. Des Weiteren ist in 1 zu erkennen, dass der Kardanring 4 in dem unbelasteten Zustand vor dem Zusammenbau eine Kreisringform, das heißt eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Ausgestaltung, aufweist.
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Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der kardanischen Lagerung 1 greifen sowohl das feststehende Teil 2 als auch das bewegliche Teil 3 von innen in den Kardanring 4 ein. Hierzu weisen beide Teile 2 und 3 an ihren zur schwenkbaren Anbindung an den Kardanring 4 vorgesehenen Lagerstellen jeweils Drehzapfen 5 auf, die nach dem Zusammenbau der kardanischen Lagerung 1 jeweils in entsprechende Ausnehmungen 6 im Kardanring 4 eingreifen.
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2 stellt eine isometrische Explosionsansicht der in 1 gezeigten kardanischen Lagerung 1 nach dem Zusammenbau dar. Es ist zu erkennen, dass der Kardanring 4 nach dem Zusammenbau, das heißt, nachdem die beiden Teile 2 und 3 an den Kardanring 4 montiert sind, gegenüber der in 1 dargestellten Kreisform des Kardanrings 4 entlang der Schwenkachse des feststehenden Teils 2 gestreckt und entlang der hierzu rechtwinklig verlaufenden Schwenkachse des beweglichen Teils 3 gestaucht ist. Besonders bevorzugt bewirkt das feststehende Teil 2 bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der kardanischen Lagerung 1 die Streckung des Kardanrings 4 in Richtung der Schwenkachse des feststehenden Teils 2. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Verformung des Kardanrings 4 Vorspannkräfte an den Lagerstellen beider Teile 2 und 3 hervorruft, die für beide Teile 2 und 3 gleich groß sind.
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3 stellt eine Verteilung der durch entsprechende Pfeile gekennzeichneten Vorspannkräfte 7 an dem Kardanring 4 gemäß dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kardanischen Lagerung 1 dar. Die durch das feststehende Teil 2 bewirkte Vorspannkraft 7 am hierdurch verformten Kardanring 4 (senkrechte Richtung in 3) ruft aufgrund der Symmetrie des Kardanrings 4 eine gleich große Vorspannkraft 7 für das bewegliche Teil 3 (waagerechte Richtung in 3) hervor. Auf diese Weise wirken an allen Lagerstellen der Teile 2 und 3 am Kardanring 4 im Wesentlichen die gleichen Kräfte, insbesondere Reibungskräfte. Zudem sind sowohl das feststehende Teil 2 als auch das bewegliche Teil 3 durch die am Kardanring 4 wirkenden Vorspannkräfte 7 eingespannt, so dass eine zusätzliche Sicherung der Teile 2 und 3 zur schwenkbaren Fixierung am Kardanring 4 entfallen kann, was die zur Realisierung der kardanischen Lagerung 1 erforderlichen Bauteile reduziert und dessen Aufbau wesentlich vereinfacht.
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4 stellt eine Verteilung von Vorspannkräften 7 an einem Kardanring 4 gemäß einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kardanischen Lagerung 8 dar. Die kardanische Lagerung 8 unterscheidet sich im Wesentlichen lediglich darin von der kardanischen Lagerung 1, dass sowohl das feststehende Teil 2 als auch das bewegliche Teil 3 von außen in den Kardanring 4 eingreifen. Somit bewirkt nun das feststehende Teil 2 (senkrechte Richtung in 4) bevorzugt eine Stauchung des Kardanrings 4, wodurch sich dieser entsprechend der Darstellung in 4 verformt. Wie bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Erläuterung der 3 beschrieben wurde, ruft die durch das feststehende Teil 2 bewirkte Vorspannkraft 7 am Kardanring 4 aufgrund der Symmetrie des Kardanrings 4 eine gleich große Vorspannkraft 7 für das bewegliche Teil 3 (waagerechte Richtung in 4) hervor. Auch bei dieser Ausführungsform der kardanischen Lagerung 8 gilt, dass an allen Lagerstellen der Teile 2 und 3 am Kardanring 4 im Wesentlichen die gleichen Kräfte, insbesondere Reibungskräfte, wirken. Zudem sind sowohl das feststehende Teil 2 als auch das bewegliche Teil 3 durch die am Kardanring 4 wirkenden Vorspannkräfte 7 eingespannt, so dass eine zusätzliche Sicherung der Teile 2 und 3 zur schwenkbaren Fixierung am Kardanring 4 entfallen kann, was die zur Realisierung der kardanischen Lagerung 8 erforderlichen Bauteile ebenfalls reduziert und dessen Aufbau vereinfacht.
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5 stellt eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Luftdüse 9 zum Leiten eines Luftstroms aus einer Luftzuführleitung (nicht dargestellt) in einer Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage, insbesondere für Fahrgasträume in Kraftfahrzeugen, dar. Die dargestellte Luftdüse 9 umfasst im Wesentlichen ein Gehäuse 10 mit einer vorderseitigen Luftausströmöffnung 11 und einer rückseitigen Lufteinströmöffnung 12 (zu sehen in 6) und einen in dem Gehäuse 10 angeordneten Einsatz 13, mit dem die Richtung und/oder die Intensität des aus der Luftdüse 9 austretenden Luftstroms veränderbar ist. Der Einsatz 13 ist bei der in 5 dargestellten Luftdüse 9 in dem Gehäuse 10 mittels der kardanischen Lagerung 1 (nicht dargestellt) gelagert. Ferner weist der Einsatz 13 der in 5 dargestellten Luftdüse 9 in seinem vorderseitigen zentralen Bereich ein Stellmittel 14 zum Steuern der Intensität des aus der Luftdüse 9 austretenden Luftstroms auf. Vorteilhafterweise kann das Stellmittel 14 ungehindert in dem zentralen Bereich des Einsatzes 13 angeordnet werden, da die erfindungsgemäße kardanische Lagerung 1 (auch 8) insbesondere in dem zentralen Bereich einen ausreichenden Freiraum belässt, wie deutlich in den 1 und 2 zu erkennen ist. In diesen Freiraum lassen sich nun die zur Steuerung der Intensität des Luftstroms mittels einer Steuerklappe 15 (zu sehen in 6) notwendigen Getriebemittel 16 (ebenfalls zu sehen in 6), die von dem Stellmittel 14 angetrieben werden, anordnen.
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Die 6, 7 und 8 stellen verschiedene Schnittansichten der in 5 gezeigten Luftdüse 9 dar, wobei in 6 eine Schnittansicht der Luftdüse 9 aus 5 entlang der Schnittlinie A-A dargestellt ist, in 7 eine Schnittansicht der Luftdüse 9 aus 6 entlang der Schnittlinie C-C dargestellt ist und in 8 eine Schnittansicht der Luftdüse 9 aus 5 entlang der Schnittlinie B-B dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße kardanische Lagerung sowie die erfindungsgemäße Luftdüse wurden anhand von in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die kardanische Lagerung sowie die Luftdüse sind jedoch nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße kardanische Lagerung in einer Luftdüse zum Leiten eines Luftstroms aus einer Luftzuführleitung in einer Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage, insbesondere für Fahrgasträume in Kraftfahrzeugen, verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kardanische Lagerung
- 2
- Feststehendes Teil
- 3
- Bewegliches Teil
- 4
- Kardanring
- 5
- Drehzapfen
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Vorspannungskraft
- 8
- Kardanische Lagerung
- 9
- Luftdüse
- 10
- Gehäuse
- 11
- Luftausströmöffnung
- 12
- Lufteinströmöffnung
- 13
- Einsatz
- 14
- Stellmittel
- 15
- Steuerklappe
- 16
- Getriebemittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2340178 B1 [0003]
- DE 19701499 C1 [0004]
- DE 102011122426 A1 [0005]
