DE102017120003A1

DE102017120003A1 - Luftausströmer für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017120003A1
Application number: DE102017120003.7A
Authority: DE
Inventors: Günther Krämer; Ulrike Baumann; Andrew LeFever
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109421482A; EP3450226B1; EP3450226A1; US20190061478A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für ein Fahrzeug, umfassend ein Gehäuse mit einem durch das Gehäuse begrenzten Luftkanal, mindestens eine innerhalb des Luftkanals zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbare Absperrklappe mit einem Klappenkörper und einem den Klappenkörper zumindest abschnittsweise umgebenden Dichtungsrand zur Anlage an einer Dichtfläche des Gehäuses in der Schließstellung, wobei der Dichtungsrand aus demselben Material besteht wie der Klappenkörper und eine geringere Steifigkeit aufweist als der Klappenkörper.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für ein Fahrzeug, umfassend ein Gehäuse mit einem durch das Gehäuse begrenzten Luftkanal und mindestens einer innerhalb des Luftkanals zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbare Absperrklappe mit einem Klappenkörper und einem den Klappenkörper zumindest abschnittweise umgebenden Dichtungsrand zur Anlage an einer Dichtfläche des Gehäuses in der Schließstellung.
Derartige Luftausströmer für Fahrzeuge dienen der Belüftung eines Fahrzeuginnenraums. Der Luftausströmer ist hierfür beispielsweise im Armaturenbereich eines Fahrzeugs angeordnet und richtet einen durch den Luftkanal fließenden Luftstrom in Richtung des Fahrzeuginnenraums. Zur Drosselung bzw. zum vollständigen Unterbrechen des Luftstroms ist eine innerhalb des Luftkanals angeordnete Absperrklappe vorgesehen, die in der Offenstellung den Luftkanal für den Luftstrom freigibt. Wird die Absperrklappe ausgehend von der Offenstellung in die Schließstellung verdreht, so schließt die Absperrklappe den Querschnitt des Luftkanals und der den Klappenkörper umgebende Dichtungsrand kommt an der Dichtfläche des Gehäuses dichtend zur Anlage.
Bekannte Absperrklappen bestehen zumeist aus zwei Komponenten, einer harten Kunststoffkomponente für den Klappenkörper und einer weicheren Kunststoffkomponente für den Dichtungsrand. Der Dichtungsrand aus weicherem Kunststoff ermöglicht eine flexible Anlage an der Dichtfläche des Gehäuses, während der Klappenkörper der Absperrklappe Stabilität verleiht. Derartige Zwei-Komponenten-Absperrklappen sind beispielsweise aus DE 20 2006 002 771 U1 sowie DE 20 2012 101 945 U1 bekannt. Die Herstellung derartiger 2K-Klappen ist jedoch teuer und aufwendig. Auch ist denkbar, einen Klappenkörper aus Kunststoff mit einem Dichtungsrand aus Schaum oder Filz zu umgeben. Schaum- oder Filzdichtungen erfordern jedoch eine komplexe Werkzeugtechnik und eine aufwendige Montage der Dichtung. Zudem besteht bei Filz- oder Schaumdichtungen die Gefahr einer Beschädigung insbesondere bei der Montage und sie erzeugen bei der Herstellung, insbesondere beim Ausstanzen der Dichtung, erheblichen Ausschuss. Schließlich ist auch denkbar, die Absperrklappe derart auszugestalten, dass der Klappenkörper aus hartem Kunststoff direkt in Anlage mit der Dichtfläche des Gehäuses kommt. Hierbei ist jedoch eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit notwendig, damit in der Schließstellung kein Spalt zwischen Absperrklappe und Gehäuse verbleibt, was in der Praxis kaum gelingt. Spalte führen zu Undichtigkeiten und insbesondere kleine Spalte führen zu unangenehmen Pfeifgeräuschen. Zudem haben derartige Klappen den Nachteil eines signifikanten Schließgeräuschs.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Luftausströmer der eingangs genannten Art bereitzustellen, der in einfacher Weise eine zuverlässige Abdichtung des Luftkanals ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren.
Der erfindungsgemäße Luftausströmer für ein Fahrzeug umfasst ein Gehäuse mit einem durch das Gehäuse begrenzten Luftkanal, mindestens eine innerhalb des Luftkanals zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbare Absperrklappe mit einem Klappenkörper und einem den Klappenkörper zumindest abschnittsweise umgebenden Dichtungsrand zur Anlage an einer Dichtfläche des Gehäuses in der Schließstellung, wobei der Dichtungsrand der Absperrklappe aus demselben Material besteht wie der Klappenkörper und eine geringere Steifigkeit aufweist als der Klappenkörper.
Das Gehäuse bildet einen Luftkanal, durch welchen ein Luftstrom von einem Lufteinlassende zu einem Luftauslassende entlang einer Hauptstromrichtung strömen kann. Die Hauptstromrichtung kann sich insbesondere entlang einer Längsachse des Luftkanals erstrecken. Zur Ablenkung des Luftstroms von der Hauptstromrichtung können innerhalb des Luftkanals drehbar gelagerte Luftleitelemente, wie Luftleitlamellen, vorgesehen sein. Die innerhalb des Luftkanals gelagerte mindestens eine Absperrklappe ist verstellbar in dem Luftkanal, insbesondere an dem Gehäuse des Luftkanals, gelagert. Die mindestens eine Absperrklappe kann in eine Offenstellung verstellt werden, in der der Luftkanal für eine Durchströmung des Luftstroms freigegeben wird. Insbesondere kann die mindestens eine Absperrklappe in eine vollständige Offenstellung verstellt werden, in welcher die Absperrklappe im Wesentlichen parallel zu dem Luftstrom ausgerichtet ist und somit den Luftstrom geringstmöglich beeinflusst. In der Schließstellung sperrt die mindestens eine Absperrklappe den Luftkanal, hindert also den Luftstrom am Durchströmen des Luftkanals, insbesondere am Austritt aus der Luftauslassöffnung. In der Schließstellung liegt der Dichtungsrand der mindestens einen Absperrklappe dichtend an einer Dichtfläche des Gehäuses an. Diese Dichtfläche kann durch eine Innenwand des Gehäuses gebildet sein. In der Schließstellung kann die mindestens eine Absperrklappe im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptstromrichtung stehen. Auch kann die mindestens eine Absperrklappe beliebig viele zwischen der vollständigen Offenstellung und der Schließstellung liegende Zwischenpositionen einnehmen, um den freien Querschnitt des Luftkanals zu verringern und den Luftstrom zu drosseln. Es kann genau eine Absperrklappe vorgesehen sein, deren Dichtungsrand in der Schließstellung an der Dichtfläche des Gehäuses dichtend zur Anlage kommt. Der Dichtungsrand kann den Klappenkörper umfangsseitig zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, umgeben. Die Absperrklappe kann in der Schließstellung den Luftkanal sperren und in der Offenstellung den Luftkanal freigeben. Die Absperrklappe kann an den Querschnitt des Luftkanals angepasst sein. Insbesondere kann die Absperrklappe eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen. Der Luftkanal kann dann insbesondere einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Auch kann die mindestens eine Absperrklappe vieleckig, beispielsweise sechseckig oder achteckig, sein. Auch kann die mindestens eine Absperrklappe eine dreieckige Form aufweisen oder rautenförmig sein. Alternativ können mehrere Absperrklappen vorgesehen sein, deren Klappenkörper umfangsseitig zumindest abschnittsweise von jeweils einem Dichtungsrand umgeben sind. Sollten mehrere Absperrklappen vorgesehen sein, können diese gemeinsam in der Schließstellung ein Vieleck, beispielsweise ein Sechseck oder ein Achteck, bilden, wobei die einzelnen Absperrklappen Abschnitte dieses Vielecks bilden. In der Schließstellung können die Dichtungsränder der Absperrklappen eine im Wesentlichen vollständig umlaufende Dichtung bilden zur Anlage an der Dichtfläche des Gehäuses. Die Absperrklappen sperren in der Schließstellung somit gemeinsam den Luftkanal. Es versteht sich, dass bei mehreren Absperrklappen auch eine Abdichtung der Absperrklappen gegenüber einander erfolgen kann. So können die Absperrklappen Dichtungsränder bzw. Dichtflächen zur Abdichtung gegenüber benachbarten Absperrklappen aufweisen, wobei in der Schließstellung der Dichtungsrand einer ersten Absperrklappe dichtend mit der Dichtfläche einer benachbarten, zweiten Absperrklappe zusammenwirken kann. Beispielsweise können Schmetterlingsklappen als Absperrklappen vorgesehen sein. Insbesondere solche Schmetterlingsklappen können vieleckig, beispielsweise sechseckig oder achteckig, sein, wie oben beschrieben. Auch können diese halbmondförmig sein. Auch kann ein sogenannter „rear vane shut off“ vorgesehen sein, wobei die im Luftkanal hinten - also am weitesten stromaufwärts - liegenden Luftleitelemente, beispielsweise Lamellen, als Absperrklappen fungieren. Sie können sich hierzu in der Schließstellung dachziegelartig aneinander anlegen. Auch derartige Lamellen können beispielsweise eine vieleckige Form, insbesondere eine rechteckige oder dreieckige Form, oder eine Rautenform aufweisen. Alternativ können Radialklappen als Absperrklappen vorgesehen sein, wobei diese Klappen insbesondere kreissegmentförmig oder dreieckig ausgebildet sein können.
Der Dichtungsrand umgibt den Klappenkörper zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, entlang seines Umfangs. Der um den Klappenkörper umlaufende Dichtungsrand kann durch Lagerelemente gebildete Unterbrechungen aufweisen, wobei die Lagerelemente zur Lagerung der mindestens einen Absperrklappe an dem Luftkanal, insbesondere an dem Gehäuse des Luftkanals, dienen. Ebenso kann die Dichtfläche des Gehäuses eine Innenwand des Gehäuses im Wesentlichen vollständig umlaufen, wobei auch hier Unterbrechungen für Lagerelemente zur Lagerung der mindestens einen Absperrklappe vorgesehen sein können. In der Schließstellung liegt der Dichtungsrand der mindestens einen Absperrklappe an der Dichtfläche des Gehäuses an und dichtet somit den Luftkanal gegenüber einem Durchtritt des Luftstroms ab.
Erfindungsgemäß bestehen sowohl der Dichtungsrand als auch der Klappenkörper der mindestens einen Absperrklappe aus demselben Material, beispielsweise einem Kunststoff. Beispielsweise können der Klappenkörper und der Dichtungsrand in einem gemeinsamen Kunststoff-Spritzgussverfahren aus demselben Kunststoffmaterial gefertigt sein. Eine Herstellung des Klappenkörpers sowie des den Klappenkörper umgebenden Dichtungsrands aus demselben Material ist besonders einfach. Zudem weist der Dichtungsrand erfindungsgemäß eine geringere Steifigkeit als der Klappenkörper auf. Unter Steifigkeit ist hierbei der Widerstand gegen elastische Verformung durch eine Kraft oder ein Moment zu verstehen. Obwohl der Dichtungsrand aus demselben Material besteht wie der Klappenkörper, weist er folglich einen geringeren Widerstand gegen elastische Verformung auf als der Klappenkörper. Die geringere Steifigkeit des Dichtungsrands ist erfindungsgemäß also nicht allein durch die Materialwahl bedingt, sondern beispielsweise durch die Geometrie des Dichtungsrands. Durch die Wahl unterschiedlicher steifer Geometrien für Klappenkörper und Dichtungsrand ist trotz der Verwendung desselben Materials gewährleistet, dass die mindestens eine Absperrklappe durch den relativ steifen Klappenkörper eine hohe Stabilität besitzt und durch den relativ elastischen Dichtungsrand nichtsdestotrotz eine zuverlässige Abdichtung des Luftkanals ermöglicht. Der Dichtungsrand dichtet in der Schließstellung dabei den Luftkanal im Wesentlichen vollständig ab, sodass der Luftstrom im Wesentlichen vollständig unterbrochen wird. Dabei muss nicht jeder Abschnitt des Dichtungsrands eine geringere Steifigkeit besitzen als der Klappenkörper, sondern der den Klappenkörper umfangsseitig umgebende Dichtungsrand weist in seiner Gesamtheit eine geringere Steifigkeit auf als der Klappenkörper. So kann der Dichtungsrand beispielsweise Abschnitte mit einer der Steifigkeit des Klappenkörpers vergleichbaren Steifigkeit oder sogar einer höheren Steifigkeit aufweisen, sofern der Dichtungsrand im Mittel eine geringere Steifigkeit aufweist. Eine geringere Steifigkeit des Dichtungsrands kann beispielsweise durch geringere Wandstärken des Dichtungsrands oder durch eine geeignete Geometrie des Dichtungsrands erreicht werden, wie im Folgenden noch erläutert wird. In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße mindestens eine Absperrklappe die gleichen Anforderungen an die Dichtigkeit, Schließgeräusche sowie Dauerlaufeigenschaften erfüllen wie eine Zwei-Komponenten-Klappe oder diese sogar übertreffen. Aufgrund der Fertigung aus lediglich einem Material ist die Herstellung jedoch wesentlich vereinfacht.
Nach einer Ausgestaltung weist der Dichtungsrand eine geringere Wandstärke auf als der Klappenkörper. Aufgrund der geringen Wandstärke, also einer geringeren Dicke, erreicht der Dichtungsrand eine geringere Steifigkeit als der Klappenkörper. Der Dichtungsrand kann sich hierbei insbesondere gerade von dem Klappenkörper forterstrecken, also im Wesentlichen in der Ebene des Klappenkörpers liegen. Der Dichtungsrand kann insbesondere über seine gesamte Ausdehnung eine geringere Wandstärke aufweisen als der Klappenkörper. Auch kann der Dichtungsrand eine variable Wandstärke aufweisen, wobei die Wandstärke zumindest abschnittsweise geringer ist als eine Wandstärke des Klappenkörpers. Beispielsweise kann die Wandstärke des Dichtungsrands mit zunehmendem Abstand von dem Klappenkörper abnehmen. Auch kann die Wandstärke des Dichtungsrands mit zunehmendem Abstand von den Klappenkörper zunächst ab und dann wieder zunehmen. Ebenso kann die Wandstärke des Dichtungsrands mit zunehmendem Abstand von den Klappenkörper zunächst zu und dann wieder abnehmen.
Nach einer Ausgestaltung weist der Dichtungsrand eine geschwungene Querschnittsform, insbesondere die Querschnittsform eines Faltenbalgs auf. Alternativ oder zusätzlich zu einer geringeren Wandstärke kann der Dichtungsrand geschwungen ausgebildet sein. Der Dichtungsrand kann in einer Richtung von dem Klappenkörper fort beispielsweise wellenförmig verlaufen. Die Querschnittsform des Dichtungsrands kann dabei beispielsweise eine Halbwelle, eine vollständige Welle bzw. mehrere aufeinanderfolgende Wellen bilden. Insbesondere durch mehrere aufeinanderfolgende Wellen, also die Form eines Faltenbalgs, kann die Steifigkeit des Dichtungsrands gegenüber der Steifigkeit des Klappenkörpers besonders zielführend herabgesetzt werden. Eine geringere Steifigkeit des Dichtungsrands wird hierbei also vor allem über die Geometrie des Dichtungsrands erreicht. Der Dichtungsrand kann dabei grundsätzlich die gleiche Wandstärke aufweisen wie der Klappenkörper. Bevorzugt weist der Dichtungsrand jedoch auch in diesem Fall eine geringere Wandstärke auf als der Klappenkörper.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Klappenkörper versteifende Oberflächenstrukturen, insbesondere Versteifungsrippen, auf. Die versteifenden Oberflächenstrukturen dienen der Erhöhung der Steifigkeit des Klappenkörpers sowie der Formerhaltung in einem eventuellen Spritzgussverfahren. Der Klappenkörper kann somit eine umso höhere Steifigkeit aufweisen als der Dichtungsrand. Alternativ oder zusätzlich kann der Klappenkörper auch eine gewölbte Form, beispielsweise eine Schalenform, oder Verdickungen zur Versteifung aufweisen.
Nach einer Ausgestaltung ist die mindestens eine Absperrklappe in einem Spritzgussverfahren, insbesondere in einem Innendruck-Spritzgussverfahren, oder in einem Schäumverfahren hergestellt. Insbesondere der Klappenkörper kann durch ein Innendruck-Spritzgussverfahren hergestellt sein, während der Dichtungsrand durch herkömmliches Spritzgießen hergestellt ist. Durch das Innendruck-Spritzgussverfahren kann insbesondere der Klappenkörper bei vergleichbarer Steifigkeit wie bei einem herkömmlichen Spritzgussverfahren unter erheblichen Materialeinsparungen hergestellt werden. Auch ein Schäumverfahren kann insbesondere bei der Herstellung des Klappenkörpers bei vergleichbarer Steifigkeit wie in einem Spritzgussverfahren eine Materialersparnis erlauben.
Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Luftausströmer weiterhin einen mit der mindestens einen Absperrklappe gekoppelten Bedienmechanismus zum Verschwenken der mindestens einen Absperrklappe. Der Bedienmechanismus kann beispielsweise elektronisch oder mechanisch durch eine in einem Fahrzeuginnenraum befindliche Bedienperson betätigt werden. Der Bedienmechanismus kann dabei insbesondere auf einer Drehachse der mindestens einen Absperrklappe mit der Absperrklappe gekoppelt sein, beispielsweise über an der Absperrklappe vorgesehene Lagerelemente. Der Bedienmechanismus kann hierfür das Gehäuse des Luftausströmers von außen durchgreifen. Auch können die Lagerelemente der Absperrklappe hierfür das Gehäuse von innen durchgreifen. Über den Bedienmechanismus kann die mindestens eine Absperrklappe um ihre Drehachse zwischen Schließstellung und Offenstellung verdreht werden. Der Bedienmechanismus kann dabei insbesondere einseitig oder beidseitig von zwei gegenüberliegenden Seiten wirken, um ein- oder beidseitig mit der mindestens einen Absperrklappe zu koppeln. Bei einem Verschwenken der mindestens einen Absperrklappe durch den Bedienmechanismus wirkt ein Drehmoment auf die Absperrklappe. Dieses Drehmoment hat, insbesondere bei einer einseitigen Kopplung der mindestens einen Absperrklappe mit dem Bedienmechanismus, häufig ein Verbiegen, insbesondere eine Torsion, der Absperrklappe zur Folge. Insbesondere beim Verstellen der mindestens einen Absperrklappe in die Schließstellung kommt es zu Verwindungen bzw. zur Torsion der Absperrklappe aufgrund von Reaktionskräften, die durch den Kontakt des Dichtungsrands mit der Dichtfläche des Gehäuses auftreten. Diese Reaktionskräfte wirken als Rückstellkräfte in Richtung der Offenstellung der Absperrklappe und nehmen in der Regel mit abnehmender Entfernung vom Angriffspunkt des Drehmoments, also vom Kopplungspunkt zwischen Absperrklappe und Bedienmechanismus, zu. Dies kann zu einem ungleichmäßigen Schließen des Luftkanals und somit zu unerwünschten Schließgeräuschen, insbesondere einem Pfeifen, sowie auch zu einer erhöhten Leckage führen. Zudem muss ein Bediener beim manuellen Verstellen der mindestens einen Absperrklappe in die Schließstellung eine hohe Kraft aufwenden.
Nach einer Ausgestaltung ist die mindestens eine Absperrklappe daher um ihre Drehachse oder die Dichtfläche des Gehäuses um die Drehachse der mindestens einen Absperrklappe tordiert. Es kann also vorgesehen sein, die mindestens eine Absperrklappe um ihre Drehachse zu tordieren, um das oben genannte Problem zu überwinden. Auch kann das Gehäuse und somit der Luftkanal im Bereich der Dichtfläche um die Drehachse der Absperrklappe tordiert sein. Zum Ausgleich der durch das Drehmoment des Bedienmechanismus erzeugten Torsion sollte die voreingestellte Torsion der Absperrklappe bzw. der Dichtfläche in entgegengesetzter Richtung erfolgen. Die Absperrklappe bzw. das Gehäuse können also entgegen der durch das Drehmoment des Bedienmechanismus bedingten Torsion bereits tordiert hergestellt sein. Somit kann ein ansonsten auftretender Verlust an Flächenpressung ausgeglichen und ein Gleichgewicht zwischen der Torsion der Absperrklappe und dem Anpressdruck des Dichtungsrands gefunden werden. Die Einnahme der Schließstellung erfolgt hierbei insbesondere allmählich, wobei der erste Kontakt des Dichtungsrands der Absperrklappe mit der Dichtfläche des Gehäuses an einem von dem Angriffspunkt des Bedienmechanismus auf die mindestens eine Absperrklappe entfernten Punkt auftritt. Bei weiterer Bewegung der Absperrklappe in die Schließstellung legt sich der Dichtungsrand allmählich bis zu dem Angriffspunkt des Bedienmechanismus auf die mindestens eine Absperrklappe an die Dichtfläche an. Dies vermeidet unerwünschte Schließgeräusche. Durch das Gleichgewicht zwischen Torsion der Absperrklappe bzw. des Gehäuses und der Rückstellkräfte des Dichtungsrandes kommt es zu einer gleichmäßigen Anlage des Dichtungsrandes an der Dichtfläche, was eine optimale Dichtung gewährleistet. Sollten mehrere Absperrklappen vorgesehen sein, so können insbesondere alle diese Absperrklappen tordiert sein.
Nach einer Ausgestaltung verringert sich der Abstand zwischen dem Grundkörper und der Dichtfläche in der Schließstellung mit zunehmendem Abstand vom Bedienmechanismus. Beispielsweise kann sich der Querschnitt des Luftkanals im Bereich der Dichtfläche des Gehäuses mit zunehmender Entfernung von dem Bedienmechanismus, insbesondere mit zunehmendem Abstand von dem Angriffspunkt des Bedienmechanismus auf die mindestens eine Absperrklappe, verringern. Alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen tordierten Ausgestaltung des Dichtungsrands bzw. der Dichtfläche kann also vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt des Luftkanals im Bereich der Dichtfläche verengt. Eine Verengung erfolgt dabei ausgehend von dem Bedienmechanismus, insbesondere ausgehend von dem Angriffspunkt des Bedienmechanismus auf die mindestens eine Absperrklappe. Auch hierdurch können die durch die Torsionskräfte auftretenden Nachteile vermieden werden. Insbesondere bei einem einseitig mit der mindestens einen Absperrklappe gekoppelten Bedienmechanismus kann vorgesehen sein, dass sich die Dichtfläche verengt, also schräg in den Luftkanal hineinläuft. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Dichtungsrand mit zunehmendem Abstand vom Bedienmechanismus, insbesondere von dem Angriffspunkt des Bedienmechanismus auf die mindestens eine Absperrklappe, eine zunehmende Breite aufweist. Auch hierdurch kann der Abstand zwischen dem Grundkörper und der Dichtfläche verringert und trotz der durch das Drehmoment bedingten Torsion der Absperrklappe ein gleichmäßiges Schließen über den gesamten Umfang des Dichtungsrands erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Bedienmechanismus ein Kniehebelmechanismus sein, umfassend einen außenseitig des Gehäuses angeordneten Klappenhebel, wobei der Klappenhebel und die mindestens eine Absperrklappe das Gehäuse durchgreifend miteinander in Verbindung stehen, weiter umfassend eine mit dem Klappenhebel in Eingriff stehende Verbindungsstange sowie ein mit der Verbindungsstange in Eingriff stehendes Bedienelement. Der Klappenhebel durchgreift das Gehäuse des Luftkanals von einer Außenseite nach innen und koppelt mit der mindestens einen Absperrklappe, beispielsweise über entsprechende Lagerelemente. Ein in den Luftkanal ragender Zapfen des Klappenhebels kann beispielsweise mit einer Lageraufnahme der Absperrklappe in Verbindung stehen. Auch kann jedoch der Klappenhebel ausschließlich außenseitig des Gehäuses angeordnet sein, während ein Lagerelement der Absperrklappe das Gehäuse von innen nach außen durchgreift und mit dem Klappenhebel in Verbindung steht. Während der Klappenhebel mit einem ersten Ende mit der Absperrklappe in Verbindung steht, steht er mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende mit der Verbindungsstange in Eingriff. Das Bedienelement kann insbesondere ein vom Fahrzeuginnenraum aus bedienbares Bedienrad sein. Das Bedienelement kann über eine Lagerung drehbar an dem Gehäuse gelagert sein. Durch eine Drehung des Bedienelements um seine Lagerachse wird die Verbindungsstange und darüber der Klappenhebel im Sinne eines Kniehebelmechanismus verschwenkt. Derartige Kniehebelsysteme sind für die Betätigung der Absperrklappe besonders geeignet. Bei derartigen Kniehebelsystemen treten in der Nähe des Kniepunktes bereits bei geringen Bedienkräften am Bedienelement hohe Kräfte an der Absperrklappe auf, die geeignet sind die oben beschriebene Torsion der Absperrklappe herbeizuführen. In der überdrückten Position des Kniehebels wird die Klappe darüber hinaus in der Schließstellung sicher gehalten. Sollten mehrere Absperrklappen vorgesehen sein, so kann der Klappenhebel insbesondere mit einer der Absperrklappen in Verbindung stehen. Die weiteren Absperrklappen können über ein Kopplungselement synchron mit der angesteuerten Absperrklappe bewegt werden. Alternativ kann jedoch auch ein anderer Bedienmechanismus vorgesehen sein. Sollten Schmetterlingsklappen oder Radialklappen als Absperrklappen verwendet werden, kann beispielsweise ein Kegelradgetriebe als Bedienmechanismus vorgesehen sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung verrastet das Bedienelement in der Schließstellung der mindestens einen Absperrklappe mit dem Gehäuse. Das Bedienelement, insbesondere das Bedienrad, kann in seiner der Schließstellung der Absperrklappe entsprechenden Endposition also über Rastelemente bzw. Endanschläge fixiert sein. Die Schließstellung der Absperrklappe ist somit nicht kraft- sondern wegbestimmt. Durch einen solchen rastenden Eingriff kann die Absperrklappe besonders sicher in der Schließstellung gehalten werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Dichtfläche des Gehäuses gegenüber dem Dichtungsrand aufgeraut. Alternativ kann auch der Dichtungsrand gegenüber dem Gehäuse aufgeraut sein. Eine erhöhte Rauheit vermindert Schließgeräusche.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Dichtfläche des Gehäuses gegenüber einer Längsrichtung des Luftkanals zumindest abschnittsweise geneigt sein. Die Längsrichtung des Luftkanals kann insbesondere die Hauptstromrichtung des durch den Luftkanal fließenden Luftstroms sein. Insbesondere bei einem rechteckigen Querschnitt des Luftkanals kann vorgesehen sein, dass nur die Abschnitte der Dichtfläche parallel zu einer Drehachse der mindestens einen Absperrklappe gegenüber der Längsrichtung des Luftkanals geneigt sind, während die Abschnitte der Dichtfläche senkrecht zu Drehachse nicht geneigt sind. Dabei sind die geneigten Abschnitte der Dichtfläche bevorzugt in der gleichen Richtung geneigt, insbesondere parallel zueinander. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der gesamte Luftkanal im Bereich der Dichtfläche entlang einer Richtung senkrecht zur Drehachse und insbesondere auch senkrecht zur Längsachse des Luftkanals versetzt wird. Bevorzugt ist jedoch die Dichtfläche umlaufend geneigt. In vorteilhafter Weise sind im Bereich der Dichtfläche dann keine steilen Stufen vorhanden, was zu einer Reduzierung von Strömungsgeräuschen führt. Darüber hinaus bleiben auch die Dichtungsverhältnisse entlang der gesamten Dichtfläche konstant. Die geneigte Dichtfläche bildet eine Rampe. Der Dichtungsrand der Absperrklappe kommt in der Schließstellung dann an diesen geneigten Dichtflächen zur Anlage. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Dichtungsrand mit der Dichtfläche zuverlässiger abschließt. Insbesondere drückt der Luftstrom die Absperrklappe somit zumindest abschnittweise in Richtung der Schließstellung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung verläuft der Kontakt zwischen dem Dichtungsrand und der Dichtfläche in der Schließstellung im Wesentlichen linienförmig. Linienförmig bezeichnet hierbei einen Kontakt mit nur geringer Ausdehnung, also eine Kontaktfläche geringer Breite. Ein derartiger schmaler Kontakt hat den Vorteil, dass eine hohe Flächenpressung erreicht wird, da die aufgewendete Schließkraft nur auf eine geringe Fläche wirkt. Dies hat insbesondere geringere Schließgeräusche zur Folge. Auch hier wirkt sich eine tordierte Bauform der Absperrklappe bzw. des Gehäuses oder eine Verengung des Querschnitts des Luftkanals vorteilhaft aus, da beim Verstellen der Absperrklappe in die Schließstellung zunächst nur ein geringer Kontakt - im Wesentlichen in nur einem Punkt - auftritt und erst in der vollständig erreichten Schließstellung der Linienkontakt hergestellt wird. Hiermit werden Schließgeräusche besonders gut reduziert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die mindestens eine Absperrklappe an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils ein den Dichtungsrand unterbrechendes Lagerelement zur drehbaren Lagerung am Gehäuse auf. Wie oben bereits erläutert, kann die mindestens eine Absperrklappe zwei auf ihrer Drehachse angeordnete Lagerelemente aufweisen zur beidseitigen Lagerung der Absperrklappe am Gehäuse. Ein Bedienmechanismus zur Drehung der mindestens einen Absperrklappe kann mit einem oder beiden dieser Lagerelemente in Eingriff stehen, wie ebenfalls oben erläutert. Bei den Lagerelementen kann es sich beispielsweise um am Gehäuse bzw. an einem Bedienmechanismus gelagerte Lagerzapfen handeln oder auch um Lageraufnahmen, die Lagerzapfen des Gehäuses bzw. eines Bedienmechanismus aufnehmen. Auch kann das erste Lagerelement als Lagerzapfen und das zweite Lagerelement als Lageraufnahme ausgebildet sein. Die Lagerelemente sind dabei auf der Drehachse der mindestens einen Absperrklappe angeordnet und unterbrechen daher den umlaufenden Dichtungsrand zumindest abschnittsweise. Ein solcher Aufbau ist besonders kompakt. Nach einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass sich der Dichtungsrand der Absperrklappe bis an die Lagerelemente erstreckt, wobei die an den Lagerelementen anliegenden Dichtungsrandabschnitte eine geschwungene Form aufweisen und/oder eine geringere Wandstärke aufweisen als der restliche Dichtungsrand. Hierdurch wird trotz der Unterbrechung des Dichtungsrands eine zuverlässige Abdichtung des Luftkanals ermöglicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 einen perspektivische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Luftausströmer mitsamt vollständig dargestellter Absperrklappe in der Schließstellung,
2 den Luftausströmer aus 1 mit Absperrklappe in der Offenstellung,
3 die Darstellung aus 1 mit geschnittener Absperrklappe,
4 die Absperrklappe aus den vorherigen Figuren in einer perspektivischen Ansicht,
5 eine Detailansicht der 3,
6 eine Detailansicht der Absperrklappe aus 4, und
7 den Luftausströmer von einer anderen Seite mitsamt Bedienmechanismus.

Sofern nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
Die 1 bis 3 zeigen einen geschnittenen Luftausströmer 10 mit einem Gehäuse 12, welches einen Luftkanal 18 mit einem Lufteinlassende 14 und einem Luftauslassende 16 begrenzt. Durch den Luftkanal 18 strömt entlang der gestrichelt dargestellten Linie ein Luftstrom L von dem Lufteinlassende 14 zu dem Luftauslassende 16. Die gestrichelte Linie bezeichnet dabei die Hauptstromrichtung des Luftstroms. Eine Ablenkung des Luftstroms von dieser Hauptstromrichtung kann durch nicht dargestellte Luftleitelemente erreicht werden. Innerhalb des Luftkanals 18 ist eine Absperrklappe 22 um eine Drehachse A drehbar gelagert. Die Absperrklappe 22 umfasst einen Klappenkörper 24 und einen den Klappenkörper umfangsseitig umgebenden Dichtungsrand 26. Die Absperrklappe 22 ist hierbei einstückig ausgebildet, wobei der Klappenkörper 24 eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. Der Dichtungsrand 26 umgibt die Absperrklappe 22 umfangsseitig im Wesentlichen vollständig. Lediglich zur Lagerung der Absperrklappe 22 an dem Gehäuse 12 ist der Dichtungsrand 26 an zwei gegenüberliegenden Seiten der Absperrklappe unterbrochen. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Klappenkörpers 24 verlaufen Versteifungsrippen 28 über die Breite des Klappenkörpers 24. Die Absperrklappe 22 weist einen Lagerzapfen 32 auf, der in einer nicht dargestellten Lageraufnahme des Gehäuses 12 aufgenommen ist. Weiterhin verfügt die Absperrklappe 22 über eine Lageraufnahme 30, in die ein das Gehäuse 12 durchgreifender Zapfen eines Klappenhebels 42 eingreift.
Über den Klappenhebel 42 kann die Absperrklappe 22 um ihre Drehachse A gegenüber dem Luftstrom L verstellt werden. Hierfür ist ein Bedienrad 48 vorgesehen, welches über eine Bedienradlagerung 46 an dem Gehäuse 12 gelagert ist (siehe insbesondere 7). Das Bedienrad 48 greift über einen Fortsatz LH eine Verbindungsstange 44, welche wiederum mit dem Klappenhebel 42 in Verbindung steht. Durch ein Drehen des Bedienrads 48 um die Bedienradlagerung 46 wird - im Wege eines Kniehebelmechanismus - die Verbindungsstange 44 und somit der Klappenhebel 42 bewegt. Dieser Bedienmechanismus 40 ist insbesondere in 7 zu erkennen.
Erfindungsgemäß besteht der Dichtungsrand 26 der Absperrklappe 22 aus demselben Material wie der Klappenkörper 24, weist jedoch eine geringere Steifigkeit auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Unterschiede in der Steifigkeit zwischen Klappenkörper 24 und Dichtungsrand 26 durch eine unterschiedliche Geometrie realisiert. So weist der Klappenkörper 24 eine größere Wandstärke, also eine höhere Dicke, auf als der Dichtungsrand 26, wie insbesondere in den Schnittansichten in 3 und 5 zu erkennen. Zudem weist der Dichtungsrand 26 eine geschwungene Querschnittsform auf. Durch mehrere Wölbungen 52 ist der Dichtungsrand 26 in Form eines Faltenbalgs ausgebildet. Diese geometrische Gestalt verringert die Steifigkeit des Dichtungsrands 26 gegenüber der Steifigkeit des Klappenkörpers 24 weiter. Aufgrund seiner geringeren Steifigkeit ist der Dichtungsrand 26 elastischer als der Klappenkörper 24 und ermöglicht eine zuverlässige Abdichtung des Luftkanals 18 gegenüber dem Luftstrom L. Da sowohl der Klappenkörper 24 wie auch der Dichtungsrand 26 aus demselben Material bestehen ist jedoch die Herstellung wesentlich einfacher als bei einer Absperrklappe mit einem Klappenkörper und einem Dichtungsrand aus unterschiedlichem Material.
Die Herstellung kann insbesondere in einem Spritzgussverfahren erfolgen. Um eine zuverlässige Ausformung des Dichtungsrands mittels Spritzguss zu ermöglichen, kann die Spritzgussform fließverstärkende Bereiche aufweisen, die eine Verdickung 36 des Klappenkörpers 24 zur Folge haben sowie fließhemmende Bereiche, die eine Ausformung von Verdünnungen 34 des Klappenkörpers 24 zur Folge haben (siehe insbesondere 3).
In den 1 und 3 ist die Absperrklappe 22 in ihrer Schließstellung dargestellt. Der Dichtungsrand 26 liegt dabei an einer Dichtfläche 20 des Gehäuses 12 an. Die Dichtfläche 20 ist gegenüber einer sich entlang der Hauptstromrichtung L erstreckenden Längsrichtung des Luftkanals 18 geneigt. Insbesondere in 3 ist zu erkennen, dass durch die geneigte Dichtfläche 20 eine Stufe im Gehäuse 12 bzw. den Luftkanal 18 ausgebildet ist. In der Schließstellung kommt der Dichtungsrand 26 dabei mit einem Endabschnitt 50 mit der geneigten Dichtfläche 20 zur Anlage, wie insbesondere in 5 zu sehen. Der Kontakt zwischen dem Dichtungsrand 26 und der Dichtfläche 20 verläuft hierbei linienförmig vor. Entgegen der Darstellung in 5 greift der Endabschnitt 50 des Dichtungsrands 26 nicht im Bereich der Dichtfläche 20 in das Gehäuse 12 ein, sondern liegt an der Dichtfläche 20 an. Aufgrund der Elastizität des Dichtungsrands 26, bedingt durch seine Geometrie und geringere Wandstärke, verformt sich der Dichtungsrand 26 dabei elastisch und dichtet den Luftkanal 18 zuverlässig ab.
In 6 ist der Übergang des Dichtungsrands 26 zu dem Lagerzapfen 32 dargestellt. Der Übergang des Dichtungsrands 26 zu der Lageraufnahme 30 kann entsprechend verlaufen. Die Dichtungsrandabschnitte 38 des Dichtungsrands 26 weisen hierbei eine geschwungene Form auf, was eine besonders zuverlässige Abdichtung auch in diesem Übergangsbereich erlaubt.
Bezugszeichenliste

10: Luftausströmer
12: Gehäuse
14: Lufteinlassende
16: Luftauslassende
18: Luftkanal
19: Lageröffnung
20: Dichtfläche
22: Absperrklappe
24: Klappenkörper
26: Dichtungsrand
28: Versteifungsrippen
30: Lageraufnahme
32: Lagerzapfen
34: Verdünnung
36: Verdickung
38: Dichtungsrandabschnitt(e)
40: Bedienmechanismus
42: Klappenhebel
44: Verbindungsstange
46: Bedienradlagerung
48: Bedienrad
50: Endabschnitt Dichtungsrand
52: Wölbungen
A: Drehachse
L: Luftstrom
LH: Fortsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006002771 U1 [0003]
DE 202012101945 U1 [0003]

Claims

Luftausströmer für ein Fahrzeug, umfassend - ein Gehäuse (12) mit einem durch das Gehäuse (12) begrenzten Luftkanal (18), - mindestens eine innerhalb des Luftkanals (18) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbare Absperrklappe (22) mit einem Klappenkörper (24) und einem den Klappenkörper (24) zumindest abschnittsweise umgebenden Dichtungsrand (26) zur Anlage an einer Dichtfläche (20) des Gehäuses (12) in der Schließstellung, - dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsrand (26) aus demselben Material besteht wie der Klappenkörper (24) und eine geringere Steifigkeit aufweist als der Klappenkörper (24).
Luftausströmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Absperrklappe (22) um eine Drehachse (A) drehbar gelagert ist.
Luftausströmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsrand (26) eine geringere Wandstärke aufweist als der Klappenkörper (24).
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsrand (26) eine geschwungene Querschnittsform, insbesondere die Querschnittsform eines Faltenbalgs, aufweist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenkörper (24) versteifende Oberflächenstrukturen, insbesondere Versteifungsrippen (28), aufweist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Absperrklappe (22) in einem Spritzgussverfahren, insbesondere in einem Innendruck-Spritzgussverfahren, oder in einem Schäumverfahren hergestellt ist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit der mindestens einen Absperrklappe (22) gekoppelten Bedienmechanismus (40) zum Verschwenken der Absperrklappe (22).
Luftausströmer nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Absperrklappe (22) um ihre Drehachse (A) oder die Dichtfläche (20) des Gehäuses (12) um die Drehachse (A) der Absperrklappe (22) tordiert ist.
Luftausströmer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand zwischen dem Grundkörper (24) und der Dichtfläche (20) in der Schließstellung mit zunehmendem Abstand vom Bedienmechanismus (40) verringert.
Luftausströmer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch einen Kniehebelmechanismus als Bedienmechanismus, umfassend einen außenseitig des Gehäuses (12) angeordneten Klappenhebel (42), wobei der Klappenhebel (42) und die mindestens eine Absperrklappe (22) das Gehäuse (12) durchgreifend miteinander in Verbindung stehen, eine mit dem Klappenhebel (42) in Eingriff stehende Verbindungsstange (44) sowie ein mit der Verbindungsstange (44) in Eingriff stehendes Bedienelement (48).
Luftausströmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung der mindestens einen Absperrklappe (22) das Bedienelement (48) mit dem Gehäuse (12) verrastet.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (20) des Gehäuses (12) gegenüber einer Längsrichtung des Luftkanals (18) zumindest abschnittsweise geneigt ist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen dem Dichtungsrand (26) und der Dichtfläche (20) in der Schließstellung im Wesentlichen linienförmig verläuft.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Absperrklappe (22) an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils ein den Dichtungsrand (26) unterbrechendes Lagerelement (30, 32) zur drehbaren Lagerung am Gehäuse (12) aufweist.
Luftausströmer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dichtungsrand (26) bis an die Lagerelemente (30, 32) erstreckt, wobei die an den Lagerelementen (30, 32) anliegenden Dichtungsrandabschnitte (38) eine geschwungene Form aufweisen und/oder eine geringere Wandstärke aufweisen als der restliche Dichtungsrand (26).