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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fixieranordnung für eine beweglich gelagerte Luftklappe in einem luftführenden Gehäuse, insbesondere für eine Kraftfahrzeugklimaanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Montageverfahren eines Kraftfahrzeugklimamoduls mit einer solchen Fixieranordnung.
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Luftführende Gehäuse, insbesondere von Kraftfahrzeugklimaanlagen, werden zunehmend komplexer im Design. Durch zahlreiche Einbauteile wie Luftklappen, Schrittmotoren und deren kinematischen Koppelelemente sowie weiteren zu verbauenden Modulen wie Heiz- oder Kühlelementen und Luftfiltern muss der Zusammenbau in einer Abfolge zahlreicher Montageschritte erfolgen. Dies ist nicht nur zeitaufwendig, sondern birgt auch die Gefahr von Montagefehlern und somit zu kostspieligem Nacharbeiten bis hin zur Erzeugung von Ausschuss.
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Um Montagefehler bei Luftklappen zu vermeiden, ist es mitunter bekannt, durch Eingreifen von entsprechenden Werkzeugen in teilmontiertem Zustand bewegliche Teile wie z.B. Luftklappen in einer definierten Position zu halten und dann mit weiteren Teilen des luftführenden Gehäuses oder der Kraftfahrzeugklimaanlage zu verbinden.
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Nachteilig daran ist es, dass spezielle Werkzeuge hergestellt werden müssen. Außerdem ist dabei meistens der Arbeitsschritt, bei welchem das Werkzeug in das luftführende Gehäuse eingreift, zeitlich sehr eng festgelegt, weil ab einem bestimmten Montagefortschritt das Einführen eines Werkzeugs ggf. schwierig oder sogar unmöglich wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein luftführendes Gehäuse dahingehend zu verbessern, dass bei der Abfolge der einzelnen Montageschritte eine größere Flexibilität ermöglicht wird und dabei insbesondere Montageschritte, welche das Verbinden von Luftklappen mit kinematischen Koppelelementen betrifft, weniger fehlanfällig zu machen.
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Diese Aufgabe wird durch ein luftführendes Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeugklimamodul mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau eines Kraftfahrzeugklimamoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße luftführende Gehäuse umfasst eine beweglich gelagerte Luftklappe mit einem Luftklappen-Ansatz sowie eine mit einem Antriebsmotor verbindbare Antriebseinheit, welche einen Antriebs-Ansatz aufweist. Das erfindungsgemäße luftführende Gehäuse umfasst des Weiteren ein Koppelelement zum Verbinden von der Luftklappe mit der Antriebseinheit, wobei das Koppelelement einen ersten und einen zweiten Verbindungsbereich aufweist, welche jeweils mit dem Luftklappen-Ansatz und dem Antriebs-Ansatz derart verbindbar sind, dass die Luftklappe durch den Antrieb der Antriebseinheit verstellbar ist. Das erfindungsgemäße luftführende Gehäuse ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem luftführenden Gehäuse ein Fixieransatz vorgesehen ist, welcher angepasst ist zum Aufnehmen eines Fixierbereichs des Koppelelements, wobei der Fixierbereich beabstandet ist von dem für den Luftklappen-Ansatz vorgesehenen ersten Verbindungsbereich, sodass die Luftklappe in einer definierten räumlichen Lage relativ zu dem luftführenden Gehäuse fixierbar ist. Außerdem ist das Koppelelement im Luftklappen-Ansatz derart beweglich gelagert, dass der Fixierbereich aus dem Fixieransatz lösbar und der zweite, für den Antriebs-Ansatz vorgesehene Verbindungsbereich des Koppelelements in den Antriebs-Ansatz überführbar ist. Diese Art Vor-Fixierung der Luftklappe hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Werkzeug für deren nachvollziehbaren Positionierung nötig ist. Eine solche Vorfixierung ist im zeitlichen Montageablauf weniger festgelegt als das Einbringen eines Werkzeugs zur Fixierung der Luftklappe. Durch die Verwendung des später ohnehin benötigten Koppelelements zur Vor-Fixierung ist dessen Position damit definiert. Durch die Fixierung des Koppelelements wird darüber hinaus während anderer Montageschritte ein Fehlpositionieren oder Verkeilen desselben mit anderen Teilen vermieden.
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Luftklappen-Ansatz, Antriebs-Ansatz sowie die Verbindungsbereiche des Koppelelements werden typischerweise durch Klicken oder Rasten miteinander verbunden. Alternativ sind aber auch andere Verbindungsarten möglich, z.B. Verschrauben.
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Der Antrieb der Antriebseinheit kann an sich auf beliebige Weise ausgestaltet sein. Das Koppelelement kann z.B. direkt mit Antriebsmotor verbunden sein. Das Koppelelement muss aber nicht in direktem Kontakt mit dem Antriebsmotor stehen. Es kann beispielsweise über eine sogenannte Kinematik, d.h. eine Zahnradanordnung und/oder Hebelanordnung mit einem Antriebsmotor verbunden sein. Der Antrieb selber kann wiederum nicht nur für das Stellen dieser Luftklappe, sondern für das Stellen weiterer Elemente oder Luftklappen vorgesehen sein, wie dies dem Fachmann hinreichend bekannt ist.
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„Überführbar“ umfasst im Sinne der Erfindung alle für den Fachmann an sich geläufigen Bewegungen im Zusammenhang mit der Montage von Koppelelementen bei Klimageräten. Das Koppelelement ist beispielsweise schiebbar im Fixieransatz gelagert. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Koppelelement mit dem ersten Verbindungsbereich schwenkbar im Luftklappen-Ansatz gelagert ist. Dazu bildet beispielsweise der erste Verbindungsbereich zusammen mit dem Luftklappen-Ansatz ein Kugelgelenk. Es sind aber allgemein auch andere Anordnungen und Überführbewegungen denkbar, beispielsweise zweistufige Bewegungen mit einem Verschiebeanteil und einem nachfolgenden Kipp- oder Schwenkanteil. Je nach Ausgestaltung des Überführkonzepts kann die räumliche Lage des zweiten, für den Antriebs-Ansatz vorgesehenen Verbindungsbereich des Koppelelements dabei räumlich von dem Fixierbereich des Koppelelements beabstandet sein, mit diesem überlappen oder mit diesem zusammenfallen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftklappe in einer Wandöffnung des luftführenden Gehäuses angeordnet ist. Dabei verschließt die Luftklappe in einer ersten Stellposition die Wandöffnung und in wenigstens einer zweiten Stellposition öffnet sie die Wandöffnung wenigstens teilweise. Dabei kann dann insbesondere vorgesehen sein, dass der Luftklappen-Ansatz an der Außenseite der Luftklappe und der Fixieransatz an der Außenseite des luftführenden Gehäuses, insbesondere in der Peripherie der Wandöffnung, angeordnet sind. In diesem Fall lässt sich der Vorteil der späteren Verbindung des Koppelelements mit dem Antrieb leicht realisieren.
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Um eine stabilere Parkposition des Koppelelements vor dem antriebsseitigen Verbinden sicherzustellen, wird vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Fixierbereich des Koppelelements derart an den Fixieransatz am luftführenden Gehäuse angepasst ist, dass in verrastetem Zustand eine Bewegung des Koppelelements senkrecht zur Achsrichtung des Koppelelements unmöglich ist. Ggf. ist noch eine geringfügige Bewegung entlang der Längsrichtung des Koppelelements zulässig. Ein Lösen der Verbindung bedarf dann dem Ausüben einer definierten Lösekraft.
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Erfindungsgemäß ist ein Kraftfahrzeugklimamodul mit einem zuvor genannten erfindungsgemäßen luftführenden Gehäuse ausgestattet. Ein Kraftfahrzeuglimamodul ist dabei eine Teileinheit einer kompletten oder auch eine komplette Kraftfahrzeugklimaanlage. Je nach Ausführungsform kann es sich um eine Zusatzklimaanlage handeln, insbesondere um ein Heckklimamodul zum gezielten Klimatisieren des Fondbereichs von Personenkraftwagen. Bei der Luftklappe kann es sich um eine beliebige Luftklappe handeln, insbesondere um eine Umluftklappe.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist des Weiteren vorgesehen, dass zwischen zwei erfindungsgemäßen, im Wesentlichen spiegelsymmetrischen, luftführenden Gehäusen mit einander zugewandten Luftklappen eine Baueinheit angeordnet ist, auf welcher der Antriebsmotor mit dem Antriebs-Ansatz vorgesehen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbauen eines Kraftfahrzeugklimamoduls umfasst die folgenden Schritte: Das bewegliche Lagern eines ersten Verbindungsbereichs eines Koppelelementes an einem Luftklappen-Ansatz an einer Luftklappe, welche beweglich an einem luftführenden Gehäuse des Kraftfahrzeugklimamoduls gelagert ist. Das Verbinden eines vom ersten Verbindungsbereich beabstandeten Fixierbereichs des Koppelelementes mit einem am luftführenden Gehäuse angebrachten Fixieransatz, sodass die Luftklappe in einer relativ zu dem luftführenden Gehäuse definierten Position fixiert ist. Das Lösen des Fixierbereichs aus dem Fixieransatz, und das Überführen eines zweiten Verbindungsbereichs des Koppelelementes, insbesondere durch Verschwenken, in den Antriebs-Ansatz, sodass die Luftklappe durch den Antrieb der Antriebseinheit verstellbar ist. Dieses Verfahren macht sich die zuvor genannten Vorteile des Fixieransatzes zunutze, um das Koppelelement in eine Parkposition zu verbringen und damit die Luftklappe in einer definierten Lage zu fixieren.
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In einer Ausgestaltung kann als Zwischenschritt vorgesehen sein, dass nach dem Verbinden des Fixierbereichs mit dem Fixieransatz das Gehäuse mit einer Baueinheit verbunden wird, auf welcher eine Antriebseinheit mit einem Antriebs-Ansatz vorgesehen ist. Dabei kann dieser Schritt auch ggf. für mehrere luftführende Gehäuse durchgeführt werden, beispielsweise zwei zueinander gerichtete luftführende Gehäuse welche durch einen gemeinsamen Antrieb anzutreiben sind.
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Zwischen den genannten Schritten können andere Montageschritte durchgeführt werden. Beispielsweise können zwischendurch weitere Gehäuseteile angedockt werden oder funktionaler Teile wie Heizelemente, Filter oder Gebläse in das Gehäuse eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
- Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeugklimamodul mit zwei luftführenden Gehäusen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- die 2A - 2C zeigen schematisch die Wesentlichen Verfahrensschritte zum Zusammenbau eines Kraftfahrzeugklimamoduls nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Ausführungsbeispiel erläutert die Erfindung anhand eines Heckklimamoduls für einen Personenkraftwagen mit zwei Sitzreihen. Die Erfindung ist als solche allgemein für luftführende Gehäuse, insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen, einsetzbar. Neben dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt dies insbesondere auch für Frontklimageräte oder verteilte Klimatisierungssysteme, beispielsweise für Fahrzeuge mit mehr als zwei Sitzreihen.
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In der 1 ist ein Heckklimagerät 1 einer Kraftfahrzeugklimaanlage dargestellt. Das Heckklimagerät 1 ist dafür vorgesehen, in etwa mittig zwischen den Vordersitzen oberhalb des Kardantunnels eines Personenkraftwagens installiert zu werden. Dabei kann Frischluft/Umluft eines Frontklimageräts zugeführt und/oder Umluft über eine zusätzliche Umluftklappe zugemischt werden. Auf diese Weise wird der Fondbereich des Personenkraftwagens klimatisiert (nicht dargestellt).
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Das Heckklimagerät 1 weist zwei luftführende Gehäuse 2 auf, welche über eine Verbindungsplatte 3 miteinander verbunden sind. Sie können beispielsweise im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander angeordnet sein. Die luftführenden Gehäuse 2 umfassen jeweils einen zu einer Seite offenen Gehäuseabschnitt 4 zur Aufnahme je eines Gebläserades, welche im gezeigten Fall über eine gemeinsame Welle anzutreiben sind (nicht dargestellt). Unten haben die luftführenden Gehäuse 2 jeweils eine Zufuhröffnung 5, über welche vorkonditionierte Frischluft oder Umluft aus dem Frontklimagerät eingespeist bzw. angesaugt werden kann.
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Die beiden luftführenden Gehäuse 2 sind mit den offenen Seiten der Gehäuseabschnitte 4 einander zugewandt. Auf den zugewandten Seiten weisen die luftführenden Gehäuse 2 jeweils eine Wandöffnung 6 auf, welche zum Ansaugen von Umluft vorgesehen und mittels jeweils einer beweglich gelagerten Umluftklappe 7 verschließbar sind. Auf die Details der Umluftklappe 7 wird noch mit Bezug zu den 2A bis 2C und der Beschreibung des Montageverfahrens näher eingegangen.
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Auf der Verbindungsplatte 3 ist eine Antriebsanordnung 10 vorgesehen. Diese umfasst eine Antriebseinheit mit einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) und anderen Kinematikbauteilen, z.B. Zahnrädchen und kinematischen Hebeln, sowie einem Antriebs-Rastansatz 11, welcher in der 1 verdeckt und am besten schematisch in der 2C zu sehen ist. Die Verbindungsplatte 3 mit der Antriebsanordnung 10 wird im Gebrauch mit einer formsteifen Verschalung nach oben abgedeckt (nicht dargestellt), um die Antriebsanordnung 10 gegenüber mechanischen Einflüssen von außen zu schützen.
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Um die Umluftklappe 7 zu steuern, d.h. schrittweise zu öffnen und zu schließen, ist diese über einen Umluftklappen-Rastansatz 9 (in der 1 ebenfalls verdeckt, siehe 2A) über ein Koppelelement 12 mit dem Antriebs-Rastansatz 11 verbunden. Dazu weist das Koppelelement 12 einen ersten Koppelelement-Rastbereich 13 zur Verbindung mit dem Umluftklappen-Rastansatz 9 und einen zweiten Koppelelement-Rastbereich 14 zur Verbindung mit dem Antriebs-Rastansatz 11 auf. Die Paare Umluftklappen-Rastansatz 9 und erster Koppelelement-Rastbereich 13 einerseits sowie Antriebs-Rastansatz 11 und zweiter Koppelelement-Rastbereich 14 andererseits sind bevorzugt als Kugelgelenke oder Zylindergelenke ausgebildet und verrasten miteinander. Alternativ können sie auch anderweitig miteinander verbunden sein.
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Erfindungsgemäß weisen beide luftführende Gehäuse 2 etwas oberhalb und mittig über der jeweiligen Wandöffnung 6 einen Fixieransatz 15 auf. Dieser ist in der gezeigten Ausführungsform als Klammer oder Spange ausgeführt. Das Koppelelement 12 weist dem ersten Rastbereich 13 abgewandt und etwas versetzt zu dem zweiten Rastbereich 14 einen Fixierbereich 16 auf. Der Fixieransatz 15 am luftführenden Gehäuse 2 und der Fixierbereich 16 des Koppelelements 12 sind aufeinander abgestimmt, sodass der Fixierbereich 15 im Fixieransatz 16 fest eingerastet werden kann. Ein unbeabsichtigtes automatisches Lösen senkrecht zur Hauptausrichtung des Koppelelements 12 ist unmöglich. Das Koppelelement 12 ist im Gelenk, welches durch den ersten Koppelelement-Rastbereich 13 und dem Umluftklappen-Rastansatz 9 gebildet wird, derart beweglich gelagert, dass der Fixierbereich 16 aus dem Fixieransatz 15 bei Ausüben einer Lösekraft lösbar. Der zweite Koppelelement-Rastbereich 14 kann sodann in den Antriebs-Rastansatz 11 geschwenkt werden. Gemäß einer Ausführungsvariante ist das Gelenk so ausgestaltet, dass eine sogenannte Poka-Yoke-Charakteristik zu zielgerichteten Positionierung des Koppelelements 12 vorgegeben ist.
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Die Vorteile des Fixierungskonzepts werden nun anhand des zugehörigen Montageverfahrens und mit Bezug zu den 2A bis 2C näher erläutert. Dabei sind die mit Bezug zur 2A eingeführten Bezugszeichen der Übersicht halber größtenteils in den 2B und 2C, sowie die mit Bezug zur 2B eingeführten Bezugszeichen größtenteils in der 2C weggelassen worden.
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Kraftfahrzeugklimageräte werden typischerweise beim Zulieferer vormontiert und als Teilsysteme zur Endmontage an das Werk des Automobilherstellers geliefert. Es kann dabei auch vorkommen, dass Systeme zunächst nur teilmontiert, an eine andere Fertigungslinie geliefert, dort weiterverarbeitet und/oder erst zu einem späteren Zeitpunkt fertiggestellt werden. Beispielsweise kann das Anbringen der Schrittmotoren oder das Ausrüsten mit Zuheizelementen erst je nach Kundenwunsch bei der Endmontage erfolgen.
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Wie in der 2A schematisch dargestellt ist, kann insbesondere bei einem teilmontierten luftführenden Gehäuse 2 die Umluftklappe 7 in undefinierter Position zu der Wandöffnung 6 stehen, da diese sich frei um ihre Schwenkachse 8 drehen kann. Das Auffinden des Umluftklappen-Rastansatzes 9 an der Umluftklappe 7 zum Verbinden mit dem Koppelelement 12 ist dann entweder zeitaufwendig oder würde den Einsatz von Werkzeugen benötigen, die beispielsweise durch die Frischluftöffnung 5 in das luftführende Gehäuse 2 eingreift und die Umluftklappe 7 in eine definierte Position bringt (Werkzeug nicht dargestellt).
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Um beim Zusammenbauen des Heckklimageräts 1 zu vermeiden, dass sich die Umluftklappe 7 in undefinierter Position befindet, wird erfindungsgemäß der am oberen Rand oberhalb von der Wandöffnung 6 vorgesehene Fixieransatz 15 verwendet. Das Koppelelement 12 erhält nun die temporäre Zusatzfunktion als Halteglied für die Umluftklappe 7. Dazu wird der erste Rastbereichs 13 des Koppelelementes 12 an dem Luftklappen-Rastansatz 9 beweglich gelagert und sodann dessen Fixierbereich 16 mit dem Fixieransatz 15 verbunden, wie dies in der 2B dargestellt ist. Es ist dabei von Vorteil, wenn der zweite Koppelelement-Rastbereich 14, welcher später zum Verbinden mit dem Antriebs-Rastansatz 11 vorgesehen ist, etwas über den Fixieransatz 15 herausragt. Der zweite Koppelelement-Rastbereich 14 kann somit als Anfasser verwendet werden. Dies erleichtert das Befestigen und Lösen der Verbindung im Fixieransatz 15.
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Wird der Fixierbereich 16 mit einer Lösekraft F aus dem Fixieransatz 15 gelöst, kann mittels einer Schwenkbewegung S der zweite Koppelelement-Rastbereich 14 in den Antriebs-Rastansatz 11 überführt werden, sodass die Umluftklappe 7 dann durch den Antrieb der Antriebsanordnung 10 verstellbar ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden zuvor noch die beiden luftführenden Gehäuse 2 in etwa spiegelsymmetrisch über sie dazwischen anzuordnende Verbindungsplatte 3, welche die Antriebsanordnung 10 umfasst, miteinander verbunden. Dies ist mit Bezug zu der 2C schematisch angedeutet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heckklimagerät
- 2
- Luftführendes Gehäuse
- 3
- Verbindungsplatte
- 4
- Gehäuseabschnitt
- 5
- Zufuhröffnung
- 6
- Wandöffnung
- 7
- Umluftklappe
- 8
- Schwenkachse der Umluftklappe
- 9
- Umluftklappen-Rastansatz
- 10
- Antriebsanordnung
- 11
- Antriebs-Rastansatz
- 12
- Koppelelement
- 13
- erster Koppelelement-Rastbereich
- 14
- zweiter Koppelelement-Rastbereich
- 15
- Fixieransatz
- 16
- Fixierbereich
- F
- Lösekraft
- S
- Schwenkbewegung
