DE102018120458A1

DE102018120458A1 - Luftausströmer für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018120458A1
Application number: DE102018120458.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Groben; Günther Krämer
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-02-27
Also published as: WO2020041080A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für ein Fahrzeug, umfassend ein Gehäuse mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Luftkanal für von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung strömende Luft bildet, weiter umfassend ein in dem Luftkanal zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar gelagertes Verschlusselement und einen elektrischen Antrieb zum Verstellen des Verschlusselements, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb zum Verstellen des Verschlusselements zwischen der Offenstellung und der Schließstellung über einen Kniehebelmechanismus auf das Verschlusselement wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für ein Fahrzeug, umfassend ein Gehäuse mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung, wobei das Gehäuse einen Luftkanal für von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung strömende Luft bildet, weiter umfassend ein in dem Luftkanal zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar gelagertes Verschlusselement und einen elektrischen Antrieb zum Verstellen des Verschlusselements.
Derartige Luftausströmer dienen der Zufuhr von Luft in einen Fahrzeuginnenraum. Hierbei kann von außerhalb des Fahrzeugs zugeführte Frischluft oder dem Fahrzeuginnenraum entnommene Luft über die Eintrittsöffnung in den durch das Gehäuse gebildeten Luftkanal geführt, durch diesen hindurch und durch die Austrittsöffnung in den Innenraum eines Fahrzeugs geleitet werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen PKW oder einen LKW handeln. Zur Ablenkung der Luft von einer Hauptstromrichtung können in dem Gehäuse verstellbare Luftleitelemente, beispielsweise verschwenkbare Luftleitlamellen, angeordnet sein. Über das Verschlusselement kann der freie Strömungsquerschnitt des Luftkanals verändert und insbesondere auf null reduziert werden. Somit kann die durch den Luftkanal fließende Luftströmung gedrosselt bzw. in der Schließstellung des Verschlusselements vollständig unterbrochen werden. Ein solches Verschlusselement kann beispielsweise mechanisch über ein Bedienrad verstellt werden oder elektrisch über einen dafür vorgesehenen Motor.
Es ist dabei stets eine Herausforderung, in der Schließstellung des Verschlusselements einen ausreichend dichten Verschluss des Luftkanals zu erreichen, also eine möglichst vollständige Unterbrechung der Luftströmung. Bei einem um eine Drehachse verschwenkbaren Verschlusselement, wie beispielsweise einer Verschlussklappe, muss also ein ausreichend hohes Drehmoment auf das Verschlusselement wirken. Ein hohes Drehmoment ist zudem häufig auch dafür notwendig, bei Stromlosigkeit bzw. bei im Betrieb des Luftausströmers auftretenden Vibrationen ein ungewolltes Bewegen des Verschlusselements aus der Schließstellung zu verhindern. Soll eine elektromotorische Verstellbarkeit des Verschlusselements erreicht werden, könnte bei um eine Drehachse verschwenkbaren Verschlusselementen ein auf einer entlang der Drehachse verlaufenden Antriebswelle sitzender Motor vorgesehen werden. Um hierbei das benötigte, hohe Drehmoment zu erreichen, müssten entsprechend leistungsfähige Systeme aus Motor und Getriebe verbaut werden, welche jedoch auch einen hohen Platzbedarf aufweisen. DE 10 2016 103 644 B3 beschreibt eine solche Belüftungseinrichtung mit einem elektromotorisch verstellbaren Verschlusselement dessen Drehachse über eine Federkupplung auf einer Antriebswelle eines Elektromotors sitzt, wobei eine Blende der Belüftungseinrichtung über eine Hebelanordnung verschwenkbar ist.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Luftausströmer für ein Fahrzeug bereitzustellen, der bei geringem Bauraumbedarf einen ausreichend dichten Verschluss des Luftkanals in der Schließstellung des Verschlusselements erlaubt.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Luftausströmer gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Bei dem erfindungsgemäßen Luftausströmer der eingangs genannten Art wirkt der elektrische Antrieb zum Verstellen des Verschlusselements zwischen der Offenstellung und der Schließstellung über einen Kniehebelmechanismus auf das Verschlusselement.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann Luft von der Eintrittsöffnung durch den Luftkanal zu der Austrittsöffnung und aus dieser heraus, insbesondere in einen Fahrzeuginnenraum strömen. Der Luftausströmer kann Luftleitelemente aufweisen, die den durch den Luftkanal fließenden Luftstrom von einer Hauptstromrichtung in eine gewünschte Richtung ablenken. Zudem kann der Luftstrom durch das Verschlusselement gedrosselt sowie vollständig unterbrochen werden, wie ebenfalls oben erwähnt. Das Verschlusselement kann insbesondere um eine Drehachse verschwenkbar sein. Beispielsweise kann das Verschlusselement eine Verschlussklappe umfassen, wie später noch erläutert wird. In der Schließstellung des Verschlusselements wird dabei der durch den Luftkanal strömende Luftstrom vollständig unterbrochen, der freie Strömungsquerschnitt also auf null reduziert. In der Offenstellung hingegen ist der freie Strömungsquerschnitt größer null und der Luftstrom kann - zumindest in gedrosseltem Maße, insbesondere aber ungedrosselt - in der erläuterten Weise durch den Luftkanal fließen und aus der Austrittsöffnung austreten. Das Verschlusselement ist hierbei über einen elektrischen Antrieb verstellbar, kann also zwischen Offenstellung und Schließstellung durch den elektrischen Antrieb hin und her bewegt werden. Sollte eine um eine Drehachse verschwenkbare Verschlussklappe als Verschlusselement vorgesehen sein, so kann diese folglich durch den Antrieb um die Drehachse zwischen Offenstellung und Schließstellung verschwenkt werden. Der elektrische Antrieb kann insbesondere einen Elektromotor umfassen. Das Verschlusselement kann also elektromotorisch verstellbar sein.
Erfindungsgemäß wirkt der elektrische Antrieb dabei über einen Kniehebelmechanismus auf das Verschlusselement. Insbesondere kann ein Elektromotor des Antriebs auf den Kniehebelmechanismus wirken. Der Kniehebelmechanismus kann zwei relativ zueinander drehbeweglich verbundene Hebelelemente umfassen, wobei ein erstes Hebelelement über eine mit dem Antrieb verbundene Drehwelle drehbar ist und wobei durch eine Drehung des ersten Hebelelements um die Drehwelle das zweite Hebelelement bewegt wird. Das erste Hebelelement und/oder das zweite Hebelelement kann beispielsweise ein Hebelarm oder eine Hebelstange umfassen. Das zweite Hebelelement kann dabei auf das Verschlusselement wirken. Zwar erscheint eine Verbindung des Antriebs mit dem Verschlusselement über einen Kniehebelmechanismus auf den ersten Blick umständlich, da der Antrieb schließlich auch unmittelbar mit dem Verschlusselement verbunden werden könnte, angeordnet beispielsweise auf eine Drehachse einer verschwenkbaren Verschlussklappe , wie einleitend erwähnt. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass bei einer Kopplung des Antriebs mit dem Verschlusselement über einen Kniehebelmechanismus bereits ein relativ geringes, durch den Antrieb aufzubringendes Drehmoment zu einer ausreichend hohen auf das Verschlusselement wirkenden Schließkraft führt. Aufgrund der Hebelwirkung des Kniehebelmechanismus muss der Antrieb also ein geringeres Drehmoment aufbringen, um eine auf das Verschlusselement wirkende Schließkraft aufzubringen, die mit den durch die bekannten Motoren aufgebrachten Schließkräften vergleichbar ist. Somit kann ein elektrischer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, mit einer geringeren Leistungsfähigkeit und damit auch mit einem geringeren Bauraumbedarf verwendet werden. Somit kann aufgrund der erfindungsgemäßen Verbindung des Hebelmechanismus mit dem elektrischen Antrieb bei einem geringen Drehmoment eine große Schließkraft auf das Verschlusselement ausgeübt werden.
Nach einer Ausgestaltung sind Haltemittel vorgesehen, die das Verschlusselement in der Schließstellung halten. Insbesondere kann der Kniehebelmechanismus in seiner Bewegung derart begrenzt sein, dass das Verschlusselement in der Schließstellung gehalten wird. In der Schließstellung halten bedeutet hierbei, dass das Verschlusselement der Bewegung aus der Schließstellung heraus in die Offenstellung einen gewissen Widerstand entgegenbringt. Beispielsweise kann bei einer um eine Drehachse verschwenkbaren Verschlussklappe als Verschlusselement zunächst ein gewisses Drehmoment aufgebracht werden müssen. Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung halten die Haltemittel den Kniehebelmechanismus in einem überstreckten Zustand in der Schließstellung. Der überstreckte Zustand bezeichnet bekanntlich einen Zustand, in dem der Kniehebelmechanismus über den Totpunkt des Kniehebelmechanismus hinaus bewegt ist. Hierdurch kann der Kniehebelmechanismus in der Schließstellung verriegelt werden. Ein Lösen des Kniehebelmechanismus, also ein Bewegen des Verschlusselements von der Schließstellung in die Offenstellung, kann dabei nur durch Überwinden eines gewissen Widerstands erreicht werden. Bei einer Bewegung des Kniehebelmechanismus über den Totpunkt hinaus lässt zwar die Schließkraft des Verschlusselements leicht nach. Aufgrund der Kraft, die das Verschlusselement der Schließkraft entgegenbringt, wird jedoch der Kniehebelmechanismus aufgrund der Haltemittel in der Schließstellung verriegelt. Durch derartige Haltemittel kann das Verschlusselement auch bei Stromlosigkeit des Antriebs sowie bei im Betrieb des Luftausströmers auftretenden Vibrationen, sicher in der Schließstellung gehalten werden. Folglich muss auch zum Halten in der Schließstellung - im Gegensatz zu bekannten elektromotorisch verstellbaren Verschlusselementen - kein hohes Drehmoment aufgewendet werden. Als Haltemittel kann beispielsweise ein Anschlag vorgesehen sein. Insbesondere kann der Kniehebelmechanismus zwei relativ zueinander drehbeweglich verbundene Hebelelemente umfassen, wobei ein erstes Hebelelement über eine mit dem Antrieb verbundene Drehwelle drehbar ist und wobei durch eine Drehung des ersten Hebelelements um die Drehwelle ein zweites Hebelelement bewegt wird, wobei das erste Hebelelement in der Schließstellung des Verschlusselements an einen Anschlag anschlägt, der die Bewegung des ersten Hebelelements um die Drehwelle begrenzt und/oder wobei das zweite Hebelelement in der Schließstellung des Verschlusselements an einen Anschlag anschlägt, der die Bewegung des zweiten Hebelelements begrenzt. Durch die Begrenzung der Bewegung des ersten Hebelelements bzw. des zweiten Hebelelements wird dann natürlich auch die Bewegung des zweiten Hebelelements bzw. des ersten Hebelelements und damit des gesamten Kniehebelmechanismus begrenzt. Durch einen solchen Anschlag kann das Verschlusselement in der Schließstellung gehalten sein. Wie oben bereits erwähnt, kann dabei das zweite Hebelelement mit dem Verschlusselement verbunden sein und somit die Bewegung des Antriebs auf das Verschlusselement übertragen.
Nach einer Ausgestaltung umfasst das Verschlusselement mindestens eine um eine Drehachse verschwenkbare Verschlussklappe. Insbesondere kann der Luftausströmer genau eine Verschlussklappe umfassen. Auch können jedoch mehrere Verschlussklappen vorgesehen sein, welche jeweils um eine Drehachse verschwenkbar in den Luftkanal gelagert sein können. Sind mehrere Verschlussklappen vorgesehen, können diese insbesondere in Zusammenwirkung mit benachbarten Verschlussklappen den Luftkanal in der Schließstellung verschließen. Der Kniehebelmechanismus wirkt dabei derart auf die mindestens eine Verschlussklappe, dass diese um ihre Drehachse zwischen der Offenstellung und der Schließstellung verschwenkt wird. Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung umfasst der Kniehebelmechanismus zwei relativ zueinander drehbeweglich verbundene Hebelelemente, wobei ein erstes Hebelelement über eine mit dem Antrieb verbundene Drehwelle drehbar ist und wobei durch eine Drehung des ersten Hebelelements um die Drehwelle, ein zweites Hebelelement bewegt wird, wobei das zweite Hebelelement in einem außerhalb der Drehachse, der mindestens einen Verschlussklappe liegenden Anbindungspunkt, mit der Verschlussklappe verbunden ist. Der Kniehebelmechanismus kann folglich, wie oben bereits erläutert, zwei relativ zueinander drehbewegliche Hebelelemente umfassen. Der Anbindungspunkt kann beispielsweise auf einer Scheibe oder auf einem Fortsatz angeordnet sein, wobei die Scheibe bzw. der Fortsatz auf einer entlang der Drehachse verlaufenden Drehwelle angeordnet sein kann. Die Scheibe bzw. der Fortsatz erzeugt hierdurch einen Hebelarm.
Nach einer Ausgestaltung umfasst das Verschlusselement zwei um eine gemeinsame Drehachse gegenläufig zueinander verschwenkbare Verschlussklappen. Das Verschlusselement kann somit eine Schmetterlingsklappe bilden. Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung wirkt der Kniehebelmechanismus über ein Getriebe auf die Verschlussklappen. Das Getriebe kann ein erstes Zahnrad und zwei mit dem ersten Zahnrad in Verbindung stehende, insbesondere gegenläufige zweite Zahnräder umfassen. Hierbei kann das erste Zahnrad mit dem Kniehebelmechanismus in Verbindung stehen und jeweils eines der zweiten Zahnräder mit jeweils einer der Verschlussklappen verbunden sein. Auch hier kann der Kniehebelmechanismus wiederum zwei relativ zueinander drehbeweglich verbundene Hebelelemente umfassen, wie oben erläutert. Das zweite Hebelelement kann auf das erste Zahnrad wirken, dessen Drehachse insbesondere senkrecht zur Drehachse der Verschlussklappen ausgerichtet sein kann, so dass durch eine Drehung des ersten Zahnrads die zwei zweiten Zahnräder gegenläufig bewegt und die beiden Verschlussklappen somit gegeneinander zwischen der Offenstellung und der Schließstellung verschwenkt werden. Über diese Mechanik ist es möglich, auch eine Schmetterlingsklappe mittels eines Kniehebelmechanismus zwischen Offenstellung und Schließstellung zu verstellen.
Nach einer anderen Ausgestaltung ist das Verschlusselement durch mehrere in dem Luftkanal angeordnete, gemeinsam verschwenkbare Luftleitlamellen gebildet. Die Luftleitlamellen können ein Lamellenpaket bilden, wobei das Lamellenpaket in der Schließstellung den Luftkanal insbesondere vollständig verschließen kann. Die Luftleitlamellen können der Ablenkung des Luftstroms von einer Hauptstromrichtung dienen. Zudem wirken die Luftleitlamellen hierbei als Verschlussklappen. Die Luftleitlamellen können jeweils zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar ausgebildet sein und zumindest in einer ihrer Endstellungen gemeinsam den Luftkanal verschließen. Auch können die Luftleitlamellen in beiden Endstellungen den Luftkanal verschließen. In den jeweiligen Endstellungen der Luftleitlamellen befindet sich das Verschlusselement folglich in der Schließstellung. Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung wirkt der Kniehebelmechanismus über eine die Luftleitlamellen miteinander in ihrer Bewegung koppelnde Koppelstange auf die Luftleitlamellen. Auch hier kann der Kniehebelmechanismus zwei relativ zueinander drehbeweglich verbundene Hebelelemente umfassen, wie oben erläutert. Das zweite Hebelelement kann auf die Koppelstange wirken und diese insbesondere auf einem Kreisbogen bewegen. Über die durch den Kniehebelmechanismus bewegte Koppelstange können die Luftleitlamellen um ihre jeweiligen Drehachsen verschwenkt werden. Nach einer anderen Ausgestaltung ist eine der Luftleitlamellen als Steuerlamelle ausgebildet, auf welche der Kniehebelmechanismus direkt wirkt, wobei eine Koppelstange die Bewegung dieser Steuerlamelle auf die weiteren Luftleitlamellen überträgt. Der Kniehebelmechanismus kann somit an insbesondere nur einer Luftleitlamelle angreifen, wobei eine Bewegung dieser als Steuerlamelle bezeichneten Luftleitlamelle über die Koppelstange auf die übrigen Luftleitlamellen übertragen werden kann.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Luftausströmer gemäß einer ersten Ausgestaltung,
2-4 Schnittansichten durch den Luftausströmer aus 1 mit unterschiedlichen Stellungen des als Verschlussklappe ausgebildeten Verschlusselements,
5-7 Schnittansichten eines erfindungsgemäßen Luftausströmers gemäß einer zweiten Ausgestaltung mit einem als Schmetterlingsklappe ausgebildeten Verschlusselement in unterschiedlichen Stellungen,
8-11 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Luftausströmer gemäß einer dritten Ausgestaltung mit Luftleitlamellen als Verschlusselementen in unterschiedlichen Stellungen.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen im Folgenden gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
Die 1 bis 4 zeigen einen Luftausströmer gemäß einer ersten Ausgestaltung. Der Luftausströmer umfasst ein Gehäuse 10 mit einer Eintrittsöffnung 12 und einer Austrittsöffnung 16, wobei das Gehäuse 10 einen Luftkanal 14 begrenzt. Durch den Luftkanal 14 kann eine Luftströmung von der Eintrittsöffnung 12 zu der Austrittsöffnung 16 entlang einer Hauptstromrichtung H strömen. In dem Luftkanal 14 ist eine um eine Drehachse D verschwenkbar an dem Gehäuse 10 gelagerte Verschlussklappe 20 angeordnet. Ein Lagerende 22 der Verschlussklappe 20 durchtritt hierbei eine Lageröffnung des Gehäuses 10 und ragt so aus dem Gehäuse 10 hinaus. Die Verschlussklappe 20 wirkt als Verschlusselement und kann zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung um die Drehachse D verschwenkt werden, wie später noch im Detail erläutert wird. Diese Verstellbarkeit der Verschlussklappe 20 wird über einen elektrischen Antrieb mit einem Elektromotor 28 gewährleistet. Der Elektromotor 28 ist versetzt zu der Drehachse D der Verschlussklappe 20 angeordnet und kann insbesondere mit dem Gehäuse 10 außenseitig verbunden sein.
Erfindungsgemäß wirkt der Antrieb 28 über einen Kniehebelmechanismus 30 auf die Verschlussklappe 20 und ermöglicht so das Verschwenken der Verschlussklappe 20 um ihre Drehachse D. Der Kniehebelmechanismus 30 umfasst ein als länglicher Hebelarm ausgebildetes erstes Hebelelement 32, welches auf einer nicht ersichtlichen Drehwelle des Antriebs 28 sitzt und um die Achse W der Drehwelle des Antriebs 28 drehbar gelagert ist. Die Achse W verläuft durch einen Anbindungspunkt A₁ an einem ersten Ende des ersten Hebelelements 32. An einem Anbindungspunkt A₂ an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des ersten Hebelelements 32 ist ein als Hebelstange ausgebildetes zweites Hebelelement 34 mit einem Ende drehbeweglich mit dem ersten Hebelelement 32 verbunden. Mit ihrem anderen Ende ist die Hebelstange 34 mit dem Lagerelement 22 der Verschlussklappe 20 in einem außerhalb der Drehachse D der Verschlussklappe 20 liegenden Anbindungspunkt A₃ verbunden. Der Anbindungspunkt A₃ liegt hierbei auf einem radial von der Drehachse D der Verschlussklappe 20 fortweisenden Vorsprung 36 des Lagerelements 22. Zudem ist ein lediglich schematisch dargestellter Anschlag 38 ersichtlich.
Anhand der Schnittansichten in den 2 bis 4 wird im Folgenden die Bewegungsmechanik des Kniehebelmechanismus 30 erläutert. In 2 befindet sich die Verschlussklappe 20 in ihrer Schließstellung. Hierbei liegt die Verschlussklappe 20 an einander gegenüberliegenden Endkanten an in den Luftkanal 14 ragenden Gehäusevorsprüngen 11 dichtend an. Der Kniehebelmechanismus 30 befindet sich hierbei in einem überstreckten Zustand, wobei das erste Hebelelement 32 an dem Anschlag 38 anliegt. Der Kniehebelmechanismus 30 befindet sich aufgrund des Anschlags somit in einem Verriegelungszustand. In diesem überstreckten Zustand hat der Kniehebelmechanismus 30 seinen Totpunkt, in welchem die Anbindungspunkte A₁ , A₂ und A₃ auf einer gemeinsamen Geraden liegen, bei einer Drehbewegung entgegen der Pfeilrichtung 60 gerade überschritten. Im Gegensatz zu ihrer Positionierung im Totpunkt stehen der erste Hebelarm 32 und der zweite Hebelarm 34 nun nicht länger parallel zueinander. Mittels des Kniehebelmechanismus 30 wird über das Lagerelement 22 ein Drehmoment auf die Verschlussklappe 20 ausgeübt, welches die Verschlussklappe 20 in die in 2 ersichtliche Schließstellung verspannt. Der als Haltemittel wirkende Anschlag 38 verhindert eine Bewegung des ersten Hebelelements 32 entgegen der mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichneten Pfeilrichtung, also entgegen einer Drehung gegenläufig zum Uhrzeigersinn um den Anbindungspunkt A₁ . Eine Drehbewegung des Hebelelements 32 um die durch den Anbindungspunkt A₁ laufende Achse W in Uhrzeigerrichtung - also entlang der Pfeillinie 60 - erfordert das Aufbringen eines definierten Drehmoments, um den erläuterten Totpunkt zu überschreiten und somit die Verschlussklappe 20 in eine Offenstellung zu verstellen. Die Verschlussklappe 20 ist somit sicher in der Verschlussstellung gehalten.
Wird durch den Elektromotor 28 nun das erste Hebelelement 32 um die durch den Anbindungspunkt A₁ laufende Achse W im Uhrzeigersinn verschwenkt, wird der Totpunkt überschritten und über das zweite Hebelelement 34 die Verschlussklappe 20 um ihre Drehachse D ebenfalls im Uhrzeigersinn verschwenkt. Hierdurch erreicht die Verschlussklappe eine in 3 ersichtliche Offenstellung. In der in 3 ersichtlichen Offenstellung ist die Verschlussklappe 20 nur teilweise geöffnet und drosselt hierbei den entlang der Hauptstromrichtung fließenden Luftstrom. Wird das erste Hebelelement 32 nun weiter im Uhrzeigersinn gedreht, kann die Verschlussklappe 20 in eine in 4 ersichtliche vollständig geöffnete Stellung gebracht werden. Auch diese Stellung ist als Offenstellung zu verstehen. Durch das erste Hebelelement 32, das zweite Hebelelement 34 sowie auch die zu der Drehachse D versetzte Anordnung des dritten Anbindungspunkts A₃ wird eine Hebelmechanik erzeugt.
Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Kniehebelmechanismus und der damit verbundenen Hebelmechanik kann auch bei einem relativ geringen durch den Elektromotor aufgebrachten Drehmoment, aufgrund der Hebelwirkung, eine ausreichend hohe Schließkraft auf die Verschlussklappe in der Schließstellung aufgebracht werden. Der Elektromotor muss folglich zum Erreichen einer vergleichbaren Schließkraft ein wesentlich geringeres Drehmoment aufbringen, als direkt auf der Drehachse der Verschlussklappe angreifende Motoren. Somit kann der Antrieb bei dem erfindungsgemäßen Luftausströmer wesentlich kleiner ausgelegt werden und verbraucht somit weniger Bauraum.
Die 5 bis 7 zeigen einen erfindungsgemäßen Luftausströmer gemäß einer zweiten Ausgestaltung, wobei insbesondere das Verschlusselement anderweitig ausgestaltet ist. Bei diesen Schnittansichten ist lediglich das Gehäuse 10 geschnitten dargestellt. Das Verschlusselement umfasst hierbei zwei um eine gemeinsame Drehachse D gegenläufig zueinander verschwenkbare Verschlussklappen 120. Das zweite Hebelelement 34 des Hebelmechanismus 30 ist hierbei über seinen Anbindungspunkt A₃ mit einem Vorsprung 136 eines ersten Zahnrads 40 gekoppelt. Das erste Zahnrad 40 ist um eine Drehachse Z drehbar, welche parallel zur Hauptstromrichtung H verläuft. Die Verschlussklappen 120 verfügen jeweils über ein zweites Zahnrad 42, wobei die zweiten Zahnräder 42 mit dem ersten Zahnrad 40 in Eingriff stehen. Die zweiten Zahnräder 42 greifen hierbei von gegenüberliegenden Seiten in die schräg zur Drehachse Z stehende Zahnung des ersten Zahnrads 40, so dass bei einer Drehung des ersten Zahnrads 40 um die Drehachse Z die zweiten Zahnräder 42 entgegengesetzt zueinander verstellt werden. Somit kann über den Elektromotor 28 und den Kniehebelmechanismus 30 das erste Zahnrad 40 um seine Drehachse Z gedreht und damit die Verschlussklappen 120 gegenläufig zueinander um ihre Drehachse D verschwenkt werden. Die beiden Verschlussklappen bilden somit eine Schmetterlingsklappe. Die Zahnräder 40, 42 bilden ein Getriebe über welches der Kniehebelmechanismus auf die Verschlussklappen 120 wirkt.
In 5 ist die Schließstellung der Verschlussklappen 120 dargestellt, wobei die Verschlussklappen 120 mit der Drehachse D entgegengesetzten Endkanten an Gehäuseanschlägen 111 anschlagen. Der Kniehebelmechanismus 30 befindet sich auch hier in einem überstreckten Zustand, wobei das erste Hebelelement 32 ebenfalls an einen schematisch dargestellten Anschlag 38 anschlägt. In 6 wurde durch eine Drehung des ersten Hebelelements 32 um seine Achse W im Uhrzeigersinn der Kniehebelmechanismus aus dem verriegelten Zustand gelöst und die Verschlussklappen 120 somit in eine Offenstellung überführt, in der die Verschlussklappen zumindest teilweise geöffnet sind. Bei einem weiteren Drehen des ersten Hebelelements 32 um seine Achse W können die Verschlussklappen 120 in einen vollständig geöffneten Zustand verstellt werden, wie in 7 ersichtlich. Auch dieser ist als Offenstellung zu verstehen. Auch bei dieser Ausgestaltung können aufgrund des Kniehebelmechanismus geringe Drehmomente zu einer hohen, auf die Verschlussklappen wirkenden Schließkraft führen, was die bereits erläuterten Vorteile realisiert.
In den 8 bis 11 ist eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Luftausströmers gezeigt, wobei als Verschlusselement hierbei mehrere (insgesamt sieben) in dem Luftkanal 14 angeordnete gemeinsam verschwenkbare Luftleitlamellen 220 vorgesehen sind. Der Kniehebelmechanismus 30 ist mit seinem zweiten Hebelelement 34 über eine Koppelstange 50 mit den Luftleitlamellen 220 verbunden. Durch eine Drehbewegung des ersten Hebelelements 32 um seine Achse W kann die Koppelstange 50 auf einem Kreisbogen bewegt werden und die Luftleitlamellen 220 somit jeweils um ihre Drehachsen D verschwenkt werden.
In 8 ist wiederum die Schließstellung der Luftleitlamellen 220 ersichtlich. Die äußeren Luftleitlamellen schlagen hierbei an Gehäuseanschlägen 211 an. Auch hier ist der Kniehebelmechanismus in einem überstreckten Zustand, wobei das erste Hebelelement 32 an einem Anschlag 38 anschlägt.
In den 9 bis 11 sind die Luftleitlamellen 220 jeweils in unterschiedlichen Offenstellungen gezeigt. Die Luftleitlamellen dienen dabei nicht nur dem Verschluss des Luftkanals bzw. der Drosselung der Luftströmung, sondern auch der Ablenkung der Luftströmung. In der Darstellung in 9 sind die Luftleitelemente 220 derart ausgerichtet, dass eine Ablenkung des Luftstroms von der Hauptstromrichtung H nach links erfolgen kann. In der Darstellung in 10 sind die Luftleitlamellen 220 parallel zur Hauptstromrichtung H ausgerichtet, so dass keine Luftablenkung erfolgt. In 11 schließlich sind die Luftleitlamellen 220 derart angeordnet, dass eine Ablenkung des Luftstroms von der Hauptstromrichtung H nach rechts erfolgt. In 11 befindet sich der Kniehebelmechanismus 30 in seinem zweiten Totpunkt, d.h. auch hier liegen alle Anbindungspunkte A₁ bis A₃ auf einer gemeinsamen Geraden. Über den erfindungsgemäß vorgesehenen Kniehebelmechanismus kann auch bei einem durch Luftleitlamellen gebildeten Verschlusselement ein relativ geringes durch den Motor aufzubringendes Drehmoment in eine hohe Schließkraft der Luftleitlamellen übertragen werden.
Wie in den erläuterten Ausgestaltungen zu erkennen, können die Hebelelemente 32, 34 des Kniehebelmechanismus derart laufen, dass in der Position der maximalen auf das jeweilige Verschlusselement wirkenden Schließkraft (also in einem der Totpunkte) die Hebelelemente 32, 34 parallel übereinander stehen (erste Ausgestaltung) oder das zweite Hebelelement 34 eine Verlängerung des ersten Hebelelements 32 bildet.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Gehäusevorsprünge
12: Eintrittsöffnung
14: Luftkanal
16: Austrittsöffnung
20: Verschlussklappe
22: Lagerende
28: Antrieb
30: Kniehebelmechanismus
32: erstes Hebelelement
34: zweites Hebelelement
36: Vorsprung
38: Anschlag
40: erstes Zahnrad
42: zweites Zahnrad
50: Koppelstange
60: Pfeillinie
111: Gehäuseanschläge
120: Verschlussklappen
136: Vorsprung
211: Gehäuseanschläge
220: Luftleitlamellen
A₁, A₂, A₃: Anbindungspunkte
D: Drehachsen
H: Hauptstromrichtung
W: Achse
Z: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016103644 B3 [0003]

Claims

Luftausströmer für ein Fahrzeug, umfassend ein Gehäuse (10) mit einer Eintrittsöffnung (12) und einer Austrittsöffnung (16), wobei das Gehäuse (10) einen Luftkanal (14) für von der Eintrittsöffnung (12) zu der Austrittsöffnung (16) strömende Luft bildet, weiter umfassend ein in dem Luftkanal (14) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar gelagertes Verschlusselement (20) und einen elektrischen Antrieb (28) zum Verstellen des Verschlusselements (20), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (28) zum Verstellen des Verschlusselements (20) zwischen der Offenstellung und der Schließstellung über einen Kniehebelmechanismus (30) auf das Verschlusselement (20) wirkt.
Luftausströmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Haltemittel (38) vorgesehen sind, die das Verschlusselement (20) in der Schließstellung halten.
Luftausströmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (38) den Kniehebelmechanismus (30) in einem überstreckten Zustand in der Schließstellung halten.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement mindestens eine um eine Drehachse (D) verschwenkbare Verschlussklappe (20) umfasst.
Luftausströmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebelmechanismus (30) zwei relativ zueinander drehbeweglich verbundene Hebelelemente (32, 34) umfasst, wobei ein erstes Hebelelement (32) über eine mit dem Antrieb (28) verbundene Drehwelle (W) drehbar ist und wobei durch eine Drehung des ersten Hebelelements (32) um die Drehwelle (W) ein zweites Hebelelement (34) bewegt wird, wobei das zweite Hebelelement (34) in einem außerhalb der Drehachse (D) der mindestens einen Verschlussklappe (20) liegenden Anbindungspunkt (A₃) mit der Verschlussklappe (20) verbunden ist.
Luftausströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement zwei um eine gemeinsame Drehachse (D) gegenläufig zueinander verschwenkbare Verschlussklappen (120) umfasst.
Luftausströmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebelmechanismus (30) über ein Getriebe (40, 42) auf die Verschlussklappen (120) wirkt.
Luftausströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement durch mehrere in dem Luftkanal (14) angeordnete, gemeinsam verschwenkbare Luftleitlamellen (220) gebildet ist.
Luftausströmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebelmechanismus (30) über eine die Luftleitlamellen (220) miteinander in ihrer Bewegung koppelende Koppelstange (50) auf die Luftleitlamellen (220) wirkt.
Luftausströmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Luftleitlamellen (220) als Steuerlamelle ausgebildet ist, auf welche der Kniehebelmechanismus (30) direkt wirkt, wobei eine Koppelstange die Bewegung dieser Steuerlamelle auf die weiteren Luftleitlamellen überträgt.