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Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, das einen Luftführungskanal definiert, und mehreren Lamellen, die an ihren Enden mit Lagerstiften versehen sind, mittels denen sie schwenkbar am Gehäuse angebracht sind.
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Durch den Luftausströmer strömt Luft, die von einer Klimatisierungsanlage des Kraftfahrzeugs stammt, in den Innenraum des Fahrzeugs ein. Die Klimatisierungsanlage dient dazu, die Luft zu erwärmen und, im Falle einer Klimaanlage, auch zu kühlen. Weiterhin kann mittels eines Gebläses der Luftdurchsatz eingestellt werden. Der Luftausströmer selbst dient üblicherweise dazu, die Richtung einzustellen, mit der die Luft in den Fahrzeuginnenraum einströmt. Zu diesem Zweck können die Lamellen verschwenkt werden, um den Luftstrom beispielsweise nach oben oder nach unten zu leiten.
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Ein zentrales Problem bei einem solchen Luftausströmer stellt die Lagerung der Lamellen dar. Zum einen soll es möglich sein, die Lamellen leichtgängig zu verschwenken. Zum anderen soll verhindert sein, dass die Lamellen sich in unerwünschter Weise von alleine verstellen. Diese bereits an sich konträren Anforderungen sollen darüber hinaus über einen sehr hohen Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich und auch über eine sehr lange Lebensdauer erfüllt werden. Schließlich sollen Klappergeräusche verhindert sein.
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Es sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ansätze bekannt, mit denen Lamellen gelagert werden können. Beispielsweise können die Lagerstifte der Lamellen in Federklammern gelagert sein, die eine Ω-Form haben. Aufgrund der Elastizität der Federklammern ist verhindert, dass sich die Lamellen in unerwünschter Weise von alleine verstellen und dass sie klappern. Allerdings führt eine eventuelle Unrundheit der Lagerstifte dazu, dass die Betätigungskraft der Lamellen über den Schwenkbereich stark schwankt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Luftausströmer der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Anforderungen an die Lagerung der Lamellen besser erfüllt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Luftausströmer der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Lamellen an voneinander entgegengesetzten Seiten mit jeweils einem Radiallager gelagert sind und an genau einer Seite jeweils mit einem Axiallager. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Lamellen „klassisch“ mit einer Dreipunktlagerung im Gehäuse aufzunehmen, sodass keine komplizierten Federelemente o. Ä. erforderlich sind. Mit einer Dreipunktlagerung lassen nämlich die sich üblicherweise auftretenden Toleranzen hervorragend kompensieren, sodass diese keine Auswirkungen auf die zum Verschwenken der Lamellen notwendigen Kräfte haben.
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Vorzugsweise ist das Axiallager getrennt vom Radiallager der entsprechenden Seite ausgeführt. Dies ergibt den Freiraum, jedes Lager unabhängig vom anderen optimal an die jeweiligen Anforderungen anzupassen.
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Vorzugsweise weist das Axiallager eine Gabel auf, die den ihr zugeordneten Lagerstift mit radialem Spiel umgreift, wobei der Lagerstift mit mindestens einer axialen Anlageflächen versehen ist, die auf einer Seite der Gabel angeordnet ist. Mit dieser Gestaltung ist sichergestellt, dass die Lagerung auf der Seite des Axiallagers nicht überbestimmt ist.
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Die axialen Anlageflächen können auch auf beiden Seiten der Gabel vorgesehen sein.
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Vorzugsweise weist die Gabel eine Einführschräge auf. Dies erleichtert das Einführen des Lagerstifts in die Gabel bei der Montage der Lamellen im Gehäuse.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Axiallager zu einer Axiallagerleiste zusammengefasst. Dies führt zu einer kompakten Gestaltung des Gehäuses und zur Abstützung der Axiallager untereinander, sodass sich eine erhöhte Festigkeit ergibt.
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Die Axiallager sind vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt, sodass der Aufwand für eine separate Montage vermieden wird.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Radiallager als kreisförmige, vorzugsweise in Umfangsrichtung geschlossene Öffnung ausgeführt, in die der entsprechende Lagerstift eingreift. Dies hat den Vorteil, dass selbst dann, wenn der Lagerstift geringfügig unrund sein sollte, die Betätigungskräfte für die Lamellen über den Schwenkbereich näherungsweise konstant bleiben; dies stellt einen deutlichen Vorteil gegenüber Ω-förmigen Federklammern dar, bei denen die Betätigungskräfte der Lamellen sehr stark davon abhängen, wie der unrunde Querschnitt des Lagerstifts relativ zum Schlitz der Federklammer ausgerichtet ist.
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Die Radiallager sind vorzugsweise in axialer Richtung elastisch auslenkbar am Gehäuse angebracht. Mit dieser Gestaltung ist es möglich, die Lamellen nachträglich in den bereits am Gehäuse vorhandenen Radiallagern zu montieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Radiallager einer Seite zu einer Radiallagerleiste zusammengefasst. In gleicher Weise wie bei den Axiallagern ergibt sich auf diese Weise eine insgesamt stabilere Gestaltung.
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Vorzugsweise sind die Radiallager einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt. Das Gehäuse kann dann beispielsweise ein Spritzgussteil aus Kunststoff sein, bei dem es nicht erforderlich ist, irgendwelche Lager nachträglich zu montieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung sind die Radiallager seitlich auskragend ausgeführt. Hierdurch ergibt sich der gewünschte Versatz relativ zu den Axiallagern. Außerdem lässt sich ein auskragend angeordnetes Radiallager bei der Montage der Lamellen im Gehäuse problemlos elastisch auslenken.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem Gehäuse und dem Radiallager Schlitze vorgesehen. Die Schlitze gewährleisten, dass die Radiallager bei der Montage der Lamellen im Gehäuse in der gewünschten Weise axial ausgelenkt werden können.
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Um das Einklipsen der Lagerstifte in das Gehäuse zu erleichtern, können den Radiallagern jeweils Einklipsschrägen zugeordnet sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist jede Lamelle mit einer Positionierfläche versehen. Diese dient dazu, die Lamelle geeignet in einer Montagevorrichtung auszurichten.
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Vorzugsweise sind die Lamellen mittels einer Koppelstange miteinander verbunden, die die Lamellen in axialer Richtung gegeneinander verspannt. Die Koppelstange hat hierbei eine Doppelfunktion: Zum einen gewährleistet sie, dass alle Lamellen synchron miteinander verschwenkt werden. Zum anderen gewährleistet sie, dass die Lamellen in axialer Richtung kein Spiel haben; hierdurch werden Klappergeräusche vermieden.
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Die Koppelstange kann insbesondere C-förmig verlaufen, also in lediglich einer einzigen Richtung gekrümmt sein. Mit dieser Gestaltung lässt sich sehr zuverlässig die axiale Verspannung der Lamellen relativ zueinander einstellen. Es ist auch möglich, die Koppelstange schlangenlinienförmig zu verspannen, also mit einem Verlauf, der mehrere Wendepunkte hat.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Koppelstange für mindestens zwei Lamellen mit einer Ω-förmigen Öffnung versehen ist, in die ein Koppelstift eingreift. Dies erleichtert die Montage, da die Koppelstange in radialer Richtung auf den Koppelstift aufgeschoben werden kann.
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Besonders bevorzugt weist der Koppelstift einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, einen Abschnitt mit größerem Durchmesser und einen dazwischenliegenden konischen Abschnitt auf. Der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser ermöglicht es, die Ω-förmigen Öffnung auf den Koppelstift aufzuschieben. Danach kann die Koppelstange in axialer Richtung verschoben werden, so dass sie auf den Abschnitt mit größerem Durchmesser gelangt. Dadurch ist die Koppelstange klapperfrei auf dem Koppelstift aufgenommen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Luftausströmer gemäß einer ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;
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2 in einer abgebrochenen perspektivischen Ansicht die Seite der Lamellen, an denen das Axiallager angeordnet ist;
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3 in einer vergrößerten, perspektivischen Ansicht eine im Gehäuse montierte Lamelle auf der Seite, auf der das Axiallager angeordnet ist;
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4 in einer vergrößerten, perspektivischen Ansicht die gegenüberliegende Seite einer im Gehäuse montierten Lamelle;
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5 in einer abgebrochenen, perspektivischen Ansicht die Rückseite der Lamellen mit einer an ihnen angebrachten Koppelstange;
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6 schematisch die Montage der Lamellen im Gehäuse des Luftausströmers;
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7 in einer zur Blickrichtung von 5 entgegengesetzten Blickrichtung die Rückseite der Lamellen gemäß einer zweiten Ausführungsform mit an ihnen angebrachter Koppelstange;
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8 die Lamellen der zweiten Ausführungsform in einer Ansicht entsprechend 5;
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9 ein Detail der zweiten Ausführungsform in einer ersten perspektivischen Ansicht; und
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10 das Detail von 9 in einer zweiten perspektivischen Ansicht.
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In 1 ist ein Luftausströmer 5 gemäß einer ersten Ausführungsform zu sehen, der ein hier abgebrochen gezeigtes Gehäuse 7 aufweist, innerhalb dessen ein Luftführungskanal definiert ist. Durch diesen kann in der Richtung des Pfeils P Luft strömen, die in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs eingeleitet wird.
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Der Luftausströmer 5 ist mit mehreren Lamellen 10 versehen, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Jede der Lamellen 10 ist im Gehäuse 7 schwenkbar so gelagert, dass sie zwischen verschiedenen Stellungen verschwenkt werden kann (siehe den Pfeils S in 1).
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Der Luftausströmer kann zusätzlich zu den Lamellen 10 noch weitere Lamellen enthalten, um in grundsätzlich an sich bekannter Weise die Richtung des aus dem Luftausströmer 5 austretenden Luftstroms einstellen zu können. Darüber hinaus kann der Luftausströmer 5 auch mit Klappen versehen sein, mit denen der freie Durchflussquerschnitt eingestellt werden kann. All dies ist hier nicht weiter relevant und wird daher auch nicht weiter erläutert.
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Die Lamellen 10 sind langgestreckt und weisen an entgegengesetzten Enden jeweils einen Lagerstift 12, 14 auf (siehe auch die 3 und 4). Die Lagerstifte 12, 14 definieren zusammen die Schwenkachse, um die die entsprechende Lamelle 10 im Gehäuse 7 schwenkbar gelagert ist.
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Die Lamellen 10 sind im Gehäuse 7 durch eine Kombination von Festlager und Loslager gelagert. Dabei wird auf der Seite des Lagerstifts 12 für jede Lamelle 10 ein Radiallager und ein Axiallager verwendet, und auf der Seite des Lagerstifts 14 wird lediglich ein Radiallager, aber kein Axiallager verwendet.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Axiallager auf derselben Seite des Luftausströmers angeordnet. Dies ist technisch aber nicht erforderlich; die Axiallager können auch auf unterschiedlichen Seiten des Luftausströmers angeordnet sein. Technisch wichtig ist nur, dass es pro Lamelle genau ein Axiallager gibt.
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Das Axiallager weist eine Gabel 16 auf, die gebildet ist durch einen Einschnitt in einer Axiallagerleiste 18 (siehe insbesondere die 2 und 3). Innerhalb der Gabel 16 befindet sich ein Axiallagerabschnitt 20 des Lagerstifts 12, der beiderseits von axialen Anlageflächen 22, 24 begrenzt ist. Diese liegen einander in axialer Richtung in einem Abstand gegenüber, der minimal breiter ist als die Breite der Gabel 16.
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Die in der Axiallagerleiste 18 ausgebildete Gabel ist auf ihrer nach außen weisenden Seite mit zwei Einführschrägen 25 versehen (siehe 3).
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Der die Gabel 16 definierende Einschnitt in der Axiallagerleiste 18 ist etwas breiter als der Durchmesser des Axiallagerabschnittes 20 des Lagerstifts 12, sodass es im Normalzustand keinen Kontakt zwischen der Umfangsfläche des Axiallagerabschnittes 20 und der Gabel 16 des Axiallagers gibt.
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Das Radiallager ist auf der Seite des Lagerstifts 12 durch einen Radiallagerabschnitt 26 gebildet, der eine zylindrische Außenkontur hat. Der Radiallagerabschnitt 26 greift in eine Radiallageröffnung 28 ein, die ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Durchmesser des Radiallagerabschnittes 26 und der Radiallageröffnung 28 sind so aneinander angepasst, dass ein spielfreies Lager geschaffen ist.
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Die Radiallageröffnung 28 ist in einer Radiallagerleiste 30 gebildet, die seitlich auskragend am Gehäuse 7 des Luftausströmers 5 angebracht ist. Zu diesem Zweck ist ein Verbindungsabschnitt 32 vorgesehen, mit dem die Radiallagerleiste 30 mit dem Gehäuse 7 verbunden ist.
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Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, ist der Radiallageröffnung 28 eine Einklipsschräge 34 zugeordnet, die auf derselben Seite wie die Einführschräge 25 des Axiallagers angeordnet ist.
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Auf der Seite des Lagerstifts 14 ist das Radiallager ebenfalls durch eine Radiallageröffnung (hier mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet) versehen. Die Radiallageröffnungen 40 sind hier unmittelbar in einer seitlichen Gehäusewand 42 des Gehäuses 7 ausgeführt.
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Am oberen und am unteren Rand der Gehäusewand 42 sind dabei Schlitze 43 (siehe 1) vorgesehen, die es ermöglichen, dass die Gehäusewand 42 im Bereich der Radiallageröffnungen 40 geringfügig nach außen, also von den Lamellen 10 weg, elastisch ausgelenkt werden kann.
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In gleicher Weise wie auf der Seite des Lagerstifts 12 ist auch der Radiallageröffnung 40 eine Einklipsschräge zugeordnet (hier mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet).
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Die Lamellen 10 sind miteinander mittels einer Koppelstange 50 verbunden (siehe insbesondere die 3 und 5). Die Koppelstange 50 besteht aus Metall, sodass ihre elastische Vorspannung über eine lange Lebensdauer und unabhängig von den jeweils vorliegenden Temperaturen und der vorliegenden Feuchtigkeit beibehalten wird.
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Die Koppelstange 50 ist mit jeder der Lamellen 10 mittels eines Koppelstifts 52 verbunden. Die Koppelstifte 52 sind entgegengesetzt ausgerichtet, so dass die Lamellen mittels der Koppelstange 50 in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden können.
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Zu diesem Zweck ist die Koppelstange im Ausgangszustand eben. Die Koppelstifte der unterschiedlichen Lamellen sind in axialer Richtung leicht gegeneinander versetzt angeordnet. Wenn die Koppelstange 50 auf den Koppelstiften 52 montiert ist und die Lamellen 10 in axialer Richtung relativ zueinander ausgerichtet sind, wird die Koppelstange 50 elastisch gegenüber der Ausgangsform verformt, so dass eine axiale Vorspannung der Lamellen 10 gegenüber ihren Axiallagern erzielt ist.
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Um die Lamellen 10 im Gehäuse 7 des Luftausströmers zu montieren, können sie in einer Montagevorrichtung 60 angeordnet werden (siehe insbesondere 6). Dabei kann eine Positionierfläche 62, die an einem radial vorstehenden Schulterabschnitt 64 zwischen dem Axiallagerabschnitt 20 und dem Radiallagerabschnitt 26 des Lagerstifts 12 vorgesehen ist, korrekt ausgerichtet gehalten werden.
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Wie in 5 zu sehen ist, sind die Positionierflächen 62 unterschiedlich ausgerichtet. Dies gewährleistet, dass nur die im Hinblick auf die axiale Vorspannung „richtigen“ Lamellen montiert werden können. So sind die oberste und die unterste Lamelle 10 einheitlich „codiert“, und diese Codierung unterscheidet sich von der Codierung der zweiten Lamelle von oben und von unten; hier müssen im Hinblick auf die axiale Vorspannung andere Lamellen eingesetzt werden. Die mittlere Lamelle 10 ist wiederum anders codiert als die beiden oberen und die beiden unteren Lamellen, da hier wiederum ein Koppelstift 52 mit einer anderen axialen Position verwendet wird als bei den anderen Lamellen.
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Die Codierung ist darüber hinaus auch dann vorteilhaft, wenn die Lamellen eines Luftausströmers unterschiedliche Längen haben. In diesem Fall wird mittels der Codierung zusätzlich zur richtigen Positionierung für die Vorspannung der Koppelstange auch die richtige Position im Ausströmer sichergestellt.
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Das Gehäuse kann entweder, wie in 6 dargestellt, in einer Montagerichtung M geradlinig auf die Lamellen 10 aufgesetzt werden, sodass die Radiallagerleiste 30 und die Gehäusewand 42 in axialer Richtung aufgrund des Vorhandenseins der Einklipsschrägen 34, 44 auffedern und dann, wenn die Lagerstifte 12, 14 in die Radiallageröffnungen 28, 40 eingreifen, wieder elastisch zurückschnappen; hierbei wird der Axiallagerabschnitt 20 des Lagerstifts 12 automatisch von den Einführschrägen 25 in die Gabel der Axiallagerleiste 18 eingeführt. Das axiale Auffedern der Radiallager wird dabei erleichtert durch die auskragende Anbringung der Radiallagerleiste 30 am Gehäuse 7 und die Schlitze 43 auf der Seite der Gehäusewand 42.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 7 zunächst leicht gekippt mit seinen Radiallageröffnungen 40 auf die Lagerstifte 14 aufgefädelt und anschließend auf seiner gegenüberliegenden Seite so auf die Lagerstifte 12 heruntergedrückt wird, dass diese in die Radiallageröffnungen 28 einschnappen. In diesem Fall ist es u.U. möglich, auf die Schlitze 43 im Gehäuse 7 zu verzichten.
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Der beschriebene Luftausströmer und die Lagerung der Lamellen 10 im Gehäuse 7 des Luftausströmers führen zu einer ganzen Reihe von Vorteilen.
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Zunächst können die Radiallageröffnungen 28, 40 mit sehr geringen Toleranzen und hoher Rundheit hergestellt werden, da lediglich Stifte abgeformt werden müssen. Selbst wenn einer der Lagerstifte 12, 14 leicht unrund sein sollte, führt dies nicht dazu, dass sich die Betätigungskraft der Lamellen über den Schwenkbereich ändert.
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Durch das lediglich an einer Seite vorgesehene Axiallager führen Längentoleranzen der Lamellen 10, Abmessungstoleranzen des Gehäuses 7 (aufgrund von Formänderungen im Spritzgussprozess oder bei der Montage in der Instrumententafel) oder Wärmeausdehnungen nicht dazu, dass die Lamellen 10 in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses verspannt werden; wie gut in 4 zu sehen ist, greift der Lagerstift 14 mit axialem Spiel in die Radiallageröffnung 40 ein, sodass etwaige Längenunterschiede problemlos ausgeglichen werden können, ohne dass dies Einfluss auf die Betätigungskräfte hat.
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Da die Reibungsverhältnisse in den Radiallagern und im Axiallager mit vergleichsweise geringem Aufwand sehr präzise eingestellt werden können, sind keine aufwendigen Reibpaarungen oder Schmierstoffe notwendig.
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Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, ist die Koppelstange 50, in axialer Richtung betrachtet, in der Nähe des Axiallagers angeordnet. Hieraus resultiert, dass etwaige Toleranzen sich vergleichsweise wenig auf die Reibung im Axiallager auswirken, die durch das Verspannen der Lamellen 10 relativ untereinander mittels der Koppelstange hervorgerufen wird.
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Die Gabel des Axiallagers schützt den Lagerstift 12 im Bereich des Radiallagers vor übermäßig hohen Belastungen, wie sie dann auftreten könnten, wenn die Lamellen 10 mittig mit hohen Radialkräften belastet werden, beispielsweise wenn ein Bediener mit hoher Kraft auf eine Lamelle drückt. In diesem Fall biegt sich die Lamelle 10 durch, und der Axiallagerabschnitt 20 stützt sich an der ihm gegenüberliegenden Seite der Gabel 16 der Axiallagerleiste 18 ab. Dadurch ist es möglich, dass der Radiallagerabschnitt 26 des Lagerstifts 12 mit einem vergleichsweise kleinen Querschnitt ausgeführt werden kann.
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Auf der Seite des Lagerstiftes 14 ist die Gehäusewand 42 so dünn ausgeführt, dass sich die Gehäusewand 42 im Bereich der Radiallageröffnung 40 geringfügig so verbiegen kann, dass die Mittelachse der Radiallageröffnung 40 dem Verlauf des Lagerstiftes 14 folgt, wenn die Lamelle 10 stark durchgebogen wird. Auch dies verhindert, dass auf den Lagerstift 14 übermäßig hohe Belastungen einwirken.
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In den 7 bis 10 ist im Detail die Kopplung zwischen der Koppelstange 50 und den Lamellen 10 eines Luftausströmers gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Die Koppelstange 50 hat bei der zweiten Ausführungsform für jeden Koppelstift 52 eine Omega-förmige Öffnung 70. Entsprechend hat der Koppelstift 52 einen Abschnitt 71 mit kleinerem Durchmesser entsprechend der Öffnung des Omegas an der Koppelstange 50 und einen Abschnitt 72 mit größerem Durchmesser entsprechend der Bohrungsgröße des Omegas. Zwischen den beiden Abschnitten 71, 72 ist ein Konus 73 vorgesehen.
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Grundsätzlich ist es abweichend von der gezeigten Ausführungsform auch möglich, dass die Omega-förmige Öffnung 70 für die Kopplung mit lediglich zwei der Lamellen verwendet wird und dass zur Kopplung mit den übrigen Lamellen eine U-förmige Öffnung verwendet wird.
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Bei der Montage werden die Lamellen in die Montagevorrichtung 60 eingesetzt, und die Koppelstange 50 wird in einer Richtung über den Abschnitt 71 mit dem kleineren Durchmesser geschoben. Die Koppelstange 50 gleitet dabei mit ihren Omegaöffnungen 74 auf den Abschnitt 71 mit kleinerem Durchmesser. Durch das Verspannen der Koppelstange 50 mit den Lamellen 10 gleitet die Koppelstange 50 über den Konus 73 auf den Abschnitt 72 mit größerem Durchmesser. Die Koppelstange 50 wird dadurch klapperfrei und verliersicher geführt.
