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Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Luftausströmer ist bekannt aus der Offenlegungsschrift
CN108705919 A . Der bekannte Luftausströmer weist zwei Luftkanäle mit jeweils einer Luftaustrittsöffnung auf, wobei die Luftkanäle im Bereich der Luftaustrittsöffnungen schräg aufeinander zulaufen und sich zu einem gemeinsamen Luftstrom vereinen. Mit einer klappenartigen Luftweiche kann ein Luftstrom von einem Lufteinlass des Luftausströmers in den einen und/oder anderen Luftkanal gelenkt werden, wodurch die Richtung des gemeinsamen Luftstroms gesteuert wird. Außerdem weist der Luftausströmer eine Schließklappe auf, die von der Luftweiche aus gesehen in Richtung des Lufteinlasses schwenkbar angeordnet ist und mit der der Querschnitt für die Strömung geöffnet und verschlossen werden kann. Somit kann mit der Schließklappe die Größe des gemeinsamen Luftstroms gesteuert werden. Mit der „Größe“ ist der Volumenstrom beziehungsweise die Luftmenge des gemeinsamen Luftstroms gemeint. Die Verstellung der Luftweiche und der Schließklappe erfolgt nicht von Hand, sondern über einen Elektromotor an dessen Welle einstückig zwei Teilzahnräder angebracht sind. Die Zähne der Teilzahnräder sind so am Umfang versetzt zueinander angeordnet, dass sie entweder mit einem Zahnrad einer Achse der Luftweiche, oder mit einem Zahnrad einer Achse der Schließklappe in Eingriff sind. Entsprechend kann durch den Motor die Schließklappe entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen werden und im geöffneten Zustand dann die Luftweiche verstellt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Luftausströmer mit nur einem Elektromotor zu schaffen, bei dem die Richtung bei unterschiedlichen Größen des Luftstroms steuerbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Luftausströmer weist ein erstes und ein zweites Flächenelement auf, wobei die Flächenelemente insbesondere Klappen, Ruder oder Lamellen sind. Mit den beiden Flächenelementen ist ein den Luftausströmer verlassender Luftstrom sowohl in seiner Richtung als auch Größe veränderbar. Insbesondere ist das erste Flächenelement eine Dosierklappe und das zweite Flächenelement eine Vertikal- oder Horizontal-Lamelle.
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Ein Antriebselement, insbesondere genau ein Antriebselement, insbesondere genau ein Elektromotor, dient der Verstellung der beiden Flächenelemente. Dazu sieht die Erfindung eine mechanische Kopplung zwischen dem Antriebselement und den beiden Flächenelementen vor.
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Kennzeichnend für die Erfindung ist eine um eine Achse drehbare Koppelscheibe, die die Flächenelemente derart ansteuert, dass durch eine Verdrehung der Koppelscheibe in einem Winkelbereich von weniger als 360 Grad, insbesondere von weniger als 180 Grad, die Richtung des Luftstroms steuerbar ist. Außerdem ist durch eine mindestens zweifache, insbesondere mindestens dreifache, Drehung der Koppelscheibe die Größe des Luftstroms von einem Maximalwert zu einem Minimalwert verstellbar. Die Idee ist also insbesondere, dass die Koppelscheibe beispielsweise ausgehend von einem geschlossenen Zustand, also mit minimal großem Luftstrom, mehrmals gedreht wird, bis ein offener Zustand mit maximal großem Luftstrom erreicht wird. Jeweils nach einer Umdrehung kann durch eine Drehung um wenige Grad, jedenfalls weniger als 360 Grad, die Richtung des Luftstroms gesteuert werden. Dabei mag es zwar auch zu dem Effekt einer geringfügigen Veränderung der Größe des Luftstroms kommen, doch ist dieser Effekt verhältnismäßig gering. Je mehr Umdrehungen für die Verstellung von Maximalwert zu Minimalwert notwendig sind und je kleiner der Winkelbereich ist, innerhalb dessen die Richtung des gemeinsamen Luftstroms steuerbar ist, desto geringer ist der Effekt. Insbesondere entspricht jede Umdrehung einer Stufe einer Größe des Luftstroms.
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Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Luftausströmer einen ersten und einen zweiten Luftkanal mit jeweils einer Luftaustrittsöffnung auf. Weitere Luftkanäle sind nicht ausgeschlossen. Denkbar ist auch, dass ein oder beide Luftkanäle mehrere Luftaustrittsöffnungen aufweisen. Die Luftaustrittsöffnungen können unmittelbar oder mit Abstand neben- bzw. übereinander angeordnet sein. Die Luftkanäle sind insbesondere über den gesamten Strömungsquerschnitt voneinander getrennt. Sie können jedoch, insbesondere in einem, in Strömungsrichtung gesehen, Randbereich, auch ineinander übergehen. Beispielsweise können zwei sich zueinander parallel erstreckende Luftkanäle mit im Wesentlichen länglichem Rechteckquerschnitt vorgesehen sein, die jeweils am Rand durch einen schmalen Verbindungskanal verbunden sind, so dass insgesamt ein langgezogener O-förmiger Strömungsquerschnitt besteht. Auch brauchen die Luftkanäle weder die gleiche Querschnittsform noch einen parallelen oder symmetrischen Verlauf haben.
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Zu den Luftaustrittsöffnungen hin verlaufen die beiden Luftkanäle schräg aufeinander zu, so dass Luftströme, die die beiden Luftkanäle durchströmen und durch die Luftaustrittsöffnungen ausströmen, schräg aufeinander zu und zusammenströmen und sich zu einem gemeinsamen Luftstrom vereinigen. Ist die Luftmenge in einem Luftkanal größer, lenkt das den vereinigten, gemeinsamen Luftstrom aus dem Luftausströmer nach den Luftaustrittsöffnungen schräg in die entsprechende Richtung. Der gemeinsame Luftstrom bildet den den Luftausströmer verlassenden Luftstrom. In der Folge wird der gemeinsame Luftstrom daher zur besseren Lesbarkeit auch einfach „Luftstrom“ genannt.
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Mit dem ersten und dem zweiten Flächenelement sind die Volumenströme durch die beiden Luftkanäle steuerbar, so dass der Luftstrom sowohl in seiner Richtung als auch Größe veränderbar ist. Im Folgenden wird noch auf unterschiedliche, mögliche Anordnungen der Flächenelemente eingegangen.
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Vorzugsweise sind die Flächenelemente in jeder Stellung mit der Koppelscheibe gekoppelt. Hierdurch ist insbesondere die Stellung beider Flächenelement stets durch die Koppelscheibe bestimmt. Alternativ könnte beispielsweise eines der Flächenelement beim Drehen in einer Richtung entkoppelt werden und bei einer gegenläufigen Bewegung wieder gekoppelt werden. Im entkoppelten Zustand könnte das Flächenelement beispielsweise durch eine Bremse gehalten oder durch zusätzliche Elemente verstellt werden, doch erfordert dies zusätzlichen Aufwand.
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In einer ersten Ausführungsform ist das erste Flächenelement eine Dosierklappe zur Steuerung der Größe des Luftstroms und das zweite Flächenelement eine Luftweiche zur Steuerung der Richtung des Luftstroms. Die Luftweiche ist um eine Schwenkachse schwenkbar, die im Wesentlichen in einer gedachten Haupterstreckungsebene der Luftweiche liegt, und zwar insbesondere quer zur Strömungsrichtung, und insbesondere an einem in Strömungsrichtung vorderen oder hinteren Ende der Luftweiche. Die Schwenkachse erstreckt sich insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung, und die Luftweiche ist insbesondere in einem den Luftkanälen in Strömungsrichtung vorgelagerten Bereich angeordnet. Durch die Luftweiche wird also insbesondere die Luft, die von einem Lufteinlass des Luftausströmers kommt, in den ersten und/oder zweiten Luftkanal gelenkt. Dabei kann es auch zu einer geringfügigen Beeinflussung der Größe des Luftstroms kommen, genauso wie die Dosierklappe auch geringfügig die Richtung des Luftstroms beeinflussen kann, doch ist der Luftausströmer vorzugsweise so dimensioniert, dass diese Effekte untergeordnet sind. Alternativ zu schwenkbaren Flächenelementen können diese auch verschiebbar sein, doch erlauben schwenkbare Flächenelemente einen einfachen, wenig störanfälligen Aufbau.
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In einer zweiten Ausführungsform ist das erste Flächenelement eine Dosierklappe zur Steuerung der Größe des Luftstroms und das zweite Flächenelement ein erstes Luftschott zur Steuerung der Richtung des gemeinsamen Luftstroms. Das erste Luftschott ist um eine Luftschottdrehachse schwenkbar, die in einer Normalenrichtung versetzt zu einer gedachten Haupterstreckungsebene des ersten Luftschotts liegt. Das erste Luftschott muss dabei nicht eben, sondern kann auch leicht gekrümmt sein. Das erste Luftschott kann auch als Teil einer gedachten Walze aufgefasst werden, die um die Luftschottdrehachse drehbar ist, wobei das erste Luftschott einen Umfangsabschnitt beispielsweise von 20 Grad der zylindrischen Mantelfläche der Walze bildet. Mit dem ersten Luftschott kann insbesondere der erste oder der zweite Luftkanal vollständig schließbar und öffenbar sein. Vorzugsweise weist der Luftausströmer ein zweites Luftschott auf, das insbesondere gemeinsam mit dem ersten Luftschott um die Luftschottdrehachse schwenkbar ist. Das zweite Luftschott kann insbesondere als weiterer Umfangsabschnitt der genannten, gedachten Walze aufgefasst werden. Insbesondere weist das zweite Luftschott den gleichen Abstand zur Luftschottdrehachse auf wie das erste Luftschott, wobei dies nicht zwingend erforderlich ist. Sind zwei Luftschotts vorgesehen, ist jedes Luftschott insbesondere jeweils einem Luftkanal zugeordnet.
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In einer Ausführungsform ist das erste Flächenelement im ersten Luftkanal und das zweite Flächenelement im zweiten Luftkanal angeordnet. Die beiden Flächenelemente sind insbesondere so durch die Koppelscheibe angesteuert, dass allein durch die beiden Flächenelemente die Richtung und Größe des Luftstroms steuerbar ist. Insbesondere können die beiden Luftkanäle jeweils durch die beiden Flächenelemente vollständig geschlossen, vollständig geöffnet und teilweise geöffnet werden, wobei die teilweise Öffnung insbesondere in mehreren Stufen erfolgen kann. Zusätzlich kann als weiteres, drittes Flächenelement eine Dosierklappe in einem den Luftkanälen in Strömungsrichtung vorgelagerten Bereich angeordnet sein, mit dem die Größe des Luftstroms zusätzlich steuerbar ist.
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Die geometrische Ausführung der Koppelscheibe kann zur Erreichung der mechanischen Kopplung unterschiedlich sein. Eine erste erfindungsgemäße Möglichkeit ist, dass die Koppelscheibe ein Zahnrad und Teil eines Zahnradgetriebes ist. Insbesondere über unterschiedliche Übersetzungen, die über Getriebestufen erreicht werden können, können die beiden Flächenelemente in der erfindungsgemäßen Weise angesteuert werden. Dabei muss die mechanische Kopplung nicht ausschließlich über Zahnräder erfolgen, sondern es können zusätzlich, Steuerkurven, Hebel, Schieber und andere mechanische Elemente vorgesehen sein.
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Eine zweite erfindungsgemäße Möglichkeit ist, dass die Koppelscheibe eine Kurvenscheibe und Teil eines Kurvengetriebes mit mindestens zwei Steuerkurven ist, die insbesondere beide an der Kurvenscheibe angeordnet sind. Alternativ ist es auch möglich, zwei Kurvenscheiben mit je einer Steuerkurve vorzusehen und diese ein- oder mehrstückig an einer Achse anzuordnen. Ein kompakterer Aufbau wird jedoch mit einer flachen Kurvenscheibe erreicht, an deren zwei Seiten jeweils eine Steuerkurve angeordnet ist. Dabei ist eine erste Steuerkurve insbesondere spiralförmig, während die zweite Steuerkurve insbesondere über den Umfang geschlossen und nicht kreisförmig ist. Möglich ist beispielsweise auch eine Steuerkurve an einer Umfangsfläche einer Kurvenscheibe. Die Steuerkurven dienen insbesondere der Betätigung von Hebeln, die mit den Flächenelementen verbunden sind. Dabei muss die mechanische Kopplung nicht ausschließlich über Kurvenscheiben erfolgen, sondern kann zusätzlich Zahnräder und andere mechanische Elemente aufweisen.
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Weiterhin ist möglich, dass die Koppelscheibe sowohl Zahnrad als auch Kurvenscheibe mit einer Steuerkurve ist.
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Für den Fall eines Kurvengetriebes schlägt die Erfindung weiterhin eine Ausführung mit drei Steuerkurven vor. Die dritte Steuerkurve steuert insbesondere einen Schieber, mit dem gemeinsam die Hebelschwenkachsen zweier Hebel verschiebbar sind, wobei die Hebel jeweils ein Flächenelement ansteuern. Sind die beiden Flächenelemente, wie oben erläutert, jeweils in einem Luftkanal angeordnet, kann mit den ersten beiden Steuerkurven beispielsweise die vier Kombinationen der geöffneten und geschlossenen Kanäle angesteuert werden, während mit der dritten Steuerkurve der Grad der Öffnung beziehungsweise Schließung, also der Schwenkwinkel oder Verfahrweg, gesteuert werden kann. Somit steuern die ersten beiden Steuerkurven die Richtung und die dritte Steuerkurve die Größe des Luftstroms.
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Alternativ schlägt die Erfindung vor, dass die dritte Steuerkurve eine Dosierklappe zur Steuerung der Größe des gemeinsamen Luftstroms steuert, wobei die Dosierklappe in einem den Luftkanälen in Strömungsrichtung vorgelagerten Bereich angeordnet ist. Die erste und die zweite Steuerkurve dienen jeweils der Steuerung des ersten beziehungsweise zweiten Flächenelements, wobei diese jeweils in einem Luftkanal angeordnet sein können aber nicht müssen.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in einer Figur gezeichneten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen oder gezeichneten Kombination, sondern auch in grundsätzlich beliebigen anderen Kombinationen oder aber einzeln verwendbar. Es sind Ausführungen der Erfindung möglich, die nicht alle Merkmale eines abhängigen Anspruchs aufweisen. Auch können einzelne Merkmale eines Anspruchs durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle Merkmale des oder der Ausführungsbeispiele, sondern einen grundsätzlich beliebigen Teil der gekennzeichneten Merkmale eines Ausführungsbeispiels gegebenenfalls in Kombination mit einem, mehreren oder allen Merkmalen eines oder mehrerer weiterer Ausführungsbeispiele aufweisen, sind möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von vier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen ersten erfindungsgemäßen Luftausströmer in einer perspektivischen Ansicht;
- 2 denselben Luftausströmer in einer Ansicht gemäß Pfeil II aus 1;
- 3 einen zweiten erfindungsgemäßen Luftausströmer in einer perspektivischen Ansicht;
- 4 einen dritten erfindungsgemäßen Luftausströmer in einer schematisierten Seitenansicht;
- 5 denselben Luftausströmer in einer Seitenansicht unter Fortlassung einiger Bauteile;
- 6 die Anordnung aus 5 aus einer entgegengesetzten Perspektive;
- 7 einen Ausschnitt eines vierten erfindungsgemäßen Luftausströmer in einer Seitenansicht; und
- 8 denselben Luftausströmer aus einer entgegengesetzten Perspektive unter Fortlassung einiger Bauteile.
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Der in 1 dargestellte Luftausströmer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das von Luft durchströmt wird, und zwar von einem länglichen, rechteckigen Lufteinlass 3 zu einem in einer Hauptströmungsrichtung H gegenüberliegenden ebenfalls länglichen, rechteckigen Luftauslass 4. Im Weiteren wird die Erstreckung längs der jeweils kürzeren Seite als „in vertikaler Richtung“ und die Erstreckung längs der jeweils längeren Seite des Luftauslasses 4 als „in horizontaler Richtung“ benannt, entsprechend einer möglichen Einbausituation des Luftausströmers 1 in einem Kraftfahrzeug. In horizontaler Richtung weist das Gehäuse 2 einen gleichbleibenden Querschnitt auf, der an den beiden horizontalen Enden jeweils geschlossen ist. In Hauptströmungsrichtung H bleibt die vertikale Ausdehnung zunächst in einem Einströmbereich 5, der sich in Hauptströmungsrichtung H über etwa die Hälfte des Gehäuses 2 erstreckt, konstant und weitet sich dann unter V-förmiger Aufteilung in einen oberen, ersten Luftkanal 6 und einen unteren, zweiten Luftkanal 7 auf. Jeder Luftkanal 6, 7 weist eine innere Luftleitfläche 8 auf, die jeweils der gegenüberliegenden inneren Luftleitfläche 8 abgewandt ist. Die inneren Luftleitflächen 8 gehen am Übergang vom Einströmbereich in die Luftkanäle 6, 7 ineinander über. Nach der V-förmigen Aufteilung verlaufen die Luftkanäle 6, 7 ein kurzes Stück parallel, bevor sie dann wieder schräg aufeinander zulaufen und gemeinsam mit Luftaustrittsöffnungen 9 im Luftauslass 4 enden. Im Bereich der Luftaustrittsöffnungen 9 gehen die inneren Luftleitflächen 8 wiederum ineinander über, so dass das Gehäuse 2 zwischen den beiden Luftkanälen 6, 7 einen sich horizontal erstreckenden Durchbruch 10 aufweist.
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Wie erwähnt weist das Gehäuse 2 in horizontaler Richtung einen gleichbleibenden Querschnitt auf. Möglich, wenn auch nicht dargestellt, wäre es aber auch, die beiden Luftkanäle 6, 7 an den beiden horizontalen Enden miteinander zu verbinden.
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Volumenströme von Luft, die auch als „Luftströme“ bezeichnet werden, können die beiden Luftkanäle 6, 7 durchströmen und werden durch die Luftkanäle 6, 7 schräg zu den Luftaustrittsöffnungen 9 in einer vorgesehenen Durchströmungsrichtung geleitet, so dass die aus den Luftkanälen 6, 7 ausströmenden Luftströme zu einem gemeinsamen Luftstrom zusammen strömen. Der gemeinsame Luftstrom wird hier wiederum zur besseren Lesbarkeit auch einfach „Luftstrom“ genannt.
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Zur Steuerung der Größe des Luftstroms ist im Einströmbereich 5 nahe des Lufteinlasses 3 eine Dosierklappe 11 als ein erstes Flächenelement 12 schwenkbar um eine horizontal orientierte, vertikal mittig im Gehäuse 2 angeordnete Dosierklappenachse D angeordnet. Die Dosierklappe 11 ist rechteckig und weist eine geringe Dicke auf. Die Dosierklappenachse D verläuft mittig durch die Dosierklappe 11. Wird die Dosierklappe 11 parallel zur Hauptströmungsrichtung H ausgerichtet, wie in 1 und 2 dargestellt, so kann Luft, die durch den Lufteinlass 3 von einem nicht dargestellten Klimagerät oder dergleichen in das Gehäuse 2 strömt, im Wesentlichen ungehindert die Dosierklappe 11 passieren. Die Größe des Luftstroms erreicht so einen Maximalwert. Wird die Dosierklappe 11 dagegen um die Dosierklappenachse D geschwenkt, so verringert sich mit zunehmender Verschwenkung der für die Luft zur Verfügung stehende Querschnitt, so dass sich letztlich auch die Größe des Luftstroms verringert. Bei einer Verschwenkung um etwa 50 Grad ist der Querschnitt durch die Dosierklappe 11 vollständig verschlossen, so dass kein Luftstrom mehr den Luftausströmer 1 verlässt. Die Größe des Luftstroms erreicht so einen Minimalwert.
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Zur Steuerung der Richtung des Luftstroms ist im Einströmbereich 5 in einem den Luftkanälen 6, 7 unmittelbar vorgelagerten Bereich eine Luftweiche 13 als zweites Flächenelement 14 angeordnet. Die Luftweiche 13 ist ähnlich groß wie die Dosierklappe 11. Sie ist genauso wie die Dosierklappe 11 rechteckig und weist eine geringe Dicke auf. Die Luftweiche 13 ist schwenkbar um eine horizontal orientierte, vertikal mittig im Gehäuse angeordnete Schwenkachse W. Die Schwenkachse W ist an dem zum Luftauslass 4 gewandten Ende der Luftweiche 13 angeordnet und liegt damit im Wesentlichen in einer gedachten Haupterstreckungsebene der Luftweiche 13. Schwenkt die Luftweiche 13 um etwa 30 Grad nach unten, bis sie am Gehäuse 2 anliegt wie in 1 dargestellt, so strömt Luft ausgehend vom Lufteinlass 2 zur Luftweiche 13 und wird von dieser ausschließlich in den oberen, ersten Luftkanal 6 geleitet. Durch dessen schrägen Verlauf zum Auslass 4 entsteht ein nach unten gerichteter Luftstrom mit einem maximalen Auslenkwinkel nach unten. Ist die Luftweiche 13 dagegen, wie in 2 dargestellt, horizontal ausgerichtet, strömt in etwa die gleiche Menge in beide Luftkanäle 6, 7. Die beiden Teilströme, die die Luftkanäle 6, 7 durch deren Luftaustrittsöffnungen 9 schräg aufeinander zu verlassen, vereinen sich zu einem horizontal ausgerichteten gemeinsamen Luftstrom. Ist die Luftweiche 13 nach oben geschwenkt bis sie wiederum am Gehäuse 2 anliegt (nicht dargestellt), ist der Luftstrom nach oben gerichtet mit einem maximalen Auslenkwinkel nach oben. Durch Zwischenstellungen, beispielsweise eine Verschwenkung um 10 Grad nach unten, kann der Luftstrom beliebig zwischen den maximalen Auslenkwinkeln gesteuert werden.
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Zum Antrieb der beiden Flächenelemente, 12, 14 dient als Antriebselement 15 ein Elektromotor 16, hier ein Schrittmotor, der im Bereich des Durchbruchs 10 angeordnet ist (in 2 nicht dargestellt). Der Elektromotor 16 wirkt über ein Antriebszahnrad 17 stirnseitig auf eine zahnradförmige Koppelscheibe 18, das heißt ein Drehwinkel der Koppelscheibe 18 kann über den Elektromotor 16 gezielt eingestellt werden. Der Elektromotor 16, das Antriebszahnrad 17 und die Koppelscheibe 18 sind mit ihren Drehachsen parallel zur Schwenkachse W der Luftweiche 13 angeordnet.
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Die Koppelscheibe 18 ist außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet und weist auf Ihrer dem Gehäuse 2 abgewandten Seite eine nutartige erste Steuerkurve 19 in Form einer Spirale mit fünf Windungen auf. Auf der gegenüberliegenden, dem Gehäuse 2 zugewandten Seite weist die Koppelscheibe 18 eine nutartige zweite Steuerkurve 20 auf. Diese verläuft mit wechselndem Abstand um die Drehachse der Koppelscheibe 18 herum und ist in sich geschlossen.
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In die erste Steuerkurve 19 greift das Ende eines Schiebeelements 21 ein, das radial zur Drehachse der Koppelscheibe 19 mit einer vereinfacht dargestellten Schiebeführung 22 geführt ist. Das der Koppelscheibe 19 gegenüberliegende Ende des Schiebeelements 21 wirkt mit einem einstückig mit der Dosierklappe 11 verbundenen Dosierklappenhebel 23 zusammen. Dazu greift ein Ende des Dosierklappenhebels 23 in eine quer zur Schieberichtung des Schiebeelements 21 verlaufende Schiebelementnut 24 ein. Eine Drehung der Koppelscheibe 18 bewirkt über die spiralförmige erste Steuerkurve 19 eine Translationsbewegung des Schiebeelements 21, die über den Dosierklappenhebel 23 zu einem Verschwenken der Dosierklappe 11 führt. Durch eine Drehung um fünf mal 360 Grad kann so die Dosierklappe 11 derart bewegt werden, dass die Größe des gemeinsamen Luftstroms von einem Maximalwert zu einem Minimalwert verstellt wird.
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In die zweite Steuerkurve 20 greift das Ende eines mit der Luftweiche 13 einstückig verbundenen Luftweichenhebels 25 ein. Bei jeder Umdrehung der Koppelscheibe 19 durchläuft das Ende des Luftweichenhebels 25 einmal die zweite Steuerkurve 20. Durch den wechselnden Abstand der Steuerkurve 20 zur Drehachse der Koppelscheibe 18 kommt es dabei zu einer Schwenkbewegung der Luftweiche 13.
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Die Steuerscheibe 18 bildet so gemeinsam mit dem Schiebeelement 21 eine mechanische Kopplung 26 zwischen dem Elektromotor 16 und den beiden Flächenelementen 12, 14 derart, dass mit dem Elektromotor 16 beide Flächenelemente 12, 14 und damit der Luftstrom sowohl in seiner Richtung als auch Größe verstellbar ist. Die Steuerscheibe 18 kann auch als Kurvenscheibe 27 und die Kopplung 26 gemeinsam mit dem Dosierklappenhebel 23 und dem Luftweichenhebel 25 als Kurvengetriebe 28 aufgefasst werden.
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Soll die Richtung des Luftstroms verändert werden, so erfolgt dies durch eine Verdrehung der Koppelscheibe 18 beispielsweise um 70 Grad. Dadurch ändert sich zwar auch etwas die Stellung der Dosierklappe 11, doch ist diese Änderung so gering, dass sie vernachlässigbar ist.
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Soll die Größe des Luftstroms verändert werden, ohne dass letztlich die Richtung geändert wird, so erfolgt dies durch eine Verdrehung der Koppelscheibe 18 um eine ganze Umdrehung, oder um mehrmals eine ganze Umdrehung. Zwar ändert die Luftweiche während des Drehens ihre Stellung, doch gelangt sie jeweils nach einer vollständigen Umdrehung wieder in die gleiche Stellung, so dass die Richtung des Luftstroms letztlich unverändert ist.
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Das in 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel und auch die weiteren Ausführungsbeispiele weisen große Gemeinsamkeiten mit dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Funktional gleiche Bauteile sind daher mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die sich unterscheidenden Merkmale. Das Gehäuse 2 des zweiten Ausführungsbeispiels weist einen etwas längeren Einströmbereich 5 auf, in dem nahe des Lufteinlasses 3 wiederum eine Dosierklappe 11 als erstes Flächenelement 12 angeordnet ist. Noch bevor das Gehäuse 2 sich in die beiden Luftkanäle 6, 7 aufteilt, erweitert es sich und verjüngt sich wieder in vertikaler Richtung in Form von zylindrischen Abschnitten 29. Innerhalb dieses Bereichs und zentrisch ausgerichtet in Bezug auf die zylindrischen Abschnitten 29 ist ein Walzenkörper 30 mit einem ersten Luftschott 31 und einem zweiten Luftschott 32 angeordnet. Der Walzenkörper 30 ist um eine Luftschottdrehachse L mit Gleitlagern 33 an seinen beiden horizontalen Enden schwenkbar gelagert. Über sich radial von den Gleitlagern 33 aus erstreckende Verbindungsglieder 34 sind die beiden Luftschotts 31, 32 gehalten und horizontal ausgerichtet. Das erste Luftschott 31 bildet ein zweites Flächenelement 14 und das zweite Luftschott 32 ein drittes Flächenelement 35. Die Haupterstreckungsebene der Luftschotts 31, 32 ist jeweils so angeordnet, dass die Luftschottdrehachse L in einer Normalenrichtung versetzt liegt. Die beiden Luftschotts 31, 32 sind dabei leicht gekrümmt und liegen innerhalb einer gedachten Zylinderfläche um die Luftschottdrehachse L. Die Luftschotts 31, 32 erstrecken sich jeweils über etwa 45 Grad der Zylinderfläche, derart dass zwischen den Luftschotts 31, 32 zur einen Seite ein Abstand von etwa 80 Grad und zur anderen Seite über etwa 190 Grad besteht. Der Walzenkörper 30 mit den Luftschotts 31, 32 kann so gedreht werden, dass entweder das erste Luftschott 31 den ersten Luftkanal 6 oder das zweite Luftschott 32 den zweiten Luftkanal 7 ganz oder teilweise versperrt. Ist der Walzenkörper 30 in der in 3 dargestellten Stellung, so sind die Zugänge zu beiden Luftkanälen 6, 7 offen. Durch Verschwenken um die Luftschottdrehachse L kann somit die Richtung des Luftstroms gesteuert werden, wobei auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein geringer, zusätzlicher Einfluss auf die Größe des Luftstroms besteht. Das Schwenken des Walzenkörpers 30 entspricht somit dem Schwenken der Luftweiche 13 aus dem ersten Ausführungsbeispiel und könnte daher ebenfalls mit einem Kurvengetriebe angesteuert werden (nicht dargestellt). Stattdessen weist das zweite Ausführungsbeispiel ein mehrstufiges Zahnradgetriebe 36 auf, welches wiederum umgekehrt auch im ersten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen könnte. Das Zahnradgetriebe 36, das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist, verbindet den Walzenkörper 30 und die Dosierklappe 11 und bildet so eine Kopplung 26, wobei die Drehung um die Dosierklappenachse D stark untersetzt zu der Drehung um die Luftschottdrehachse L ist. Teil des Zahnradgetriebes 36 ist eine außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete und als Zahnrad 37 ausgeführte Koppelscheibe 18, die eine von mehreren Stufen 38 des Zahnradgetriebes 36 bildet. An einer der Stufen 38 greift ein nicht dargestelltes Antriebselement an. Durch die Untersetzung schwenkt die Dosierklappe 11 kaum, wenn die Luftschotts 31, 32 den Luftstrom beispielsweise durch eine Drehung um die Luftschottdrehachse L von 90 Grad von einer Richtung nach oben zu einer Richtung nach unten verstellen. Soll die Dosierklappe 11 von der dargestellten offenen Stellung in eine geschlossene Stellung verschwenkt werden, so geht dies mit einer mehrfachen Umdrehung des Walzenkörpers 30 um die Luftschottdrehachse L einher.
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Das in den 4 bis 6 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel weist, wie in 4 sehr schematisch dargestellt, ein erstes und ein zweites Flächenelement 12, 14 auf, die jeweils schwenkbar in einem der beiden Luftkanäle 6, 7 angeordnet sind. Durch Verschwenken des jeweiligen Flächenelements 12, 14 kann der jeweilige Luftkanal 6, 7 vollständig geöffnet, teilweise geöffnet oder geschlossen werden. Damit kann durch die Kombination verschiedener Stellungen der beiden Flächenelemente 12, 14 sowohl die Richtung als auch die Größe des Luftstroms gesteuert werden. Das Verschwenken wird dabei durch eine Kopplung 26 mit einer angetriebenen Koppelscheibe 18 und einem Schieber 39 gesteuert. Ein Antriebselement (nicht dargestellt) greift axial an der Koppelscheibe 18 an. Die Koppelscheibe 18 weist eine erste und eine zweite Steuerkurve 19, 20 auf, von denen in 6 die erste Steuerkurve 19 zu sehen ist, während die zweite Steuerkurve 20 auf der Rückseite der Koppelscheibe 18 angeordnet ist. In die erste Steuerkurve 19 greift mit einem Ende ein erstes schwenkbar gelagertes Hebelelement 40 ein, dessen anderes Ende wiederum an einem Ende eines ersten, schwenkbar gelagerten Hebels 41 eingreift. Dessen gegenüberliegendes Ende greift in einen Kopplungsstift 42 des ersten Flächenelements 12 ein. Eine Verdrehung der Koppelscheibe 18 führt somit über die Steuerkurve 19, das erste Hebelelement 40 und den ersten Hebel 41 zu einem Verschwenken des ersten Flächenelements 12. Gleichermaßen führt ein zweites Hebelelement (nicht dargestellt) mit einem zweiten Hebel 43, der nur schematisch in 4 dargestellt ist, zu einem Verschwenken des zweiten Flächenelements 14.
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Gleichachsig und mit der Koppelscheibe 18 drehfest verbunden weist die Kopplung 26 eine Steuerscheibe 44 auf, die in den 4 und 6 nicht dargestellt ist, und die in 5 die Koppelscheibe 18 verdeckt. Die Steuerscheibe 44 weist eine nutartige dritte Steuerkurve 45 in Form einer Spirale mit vier Windungen auf. Ein Ende des Schiebers 39 greift in die Steuerkurve 45 ein und wird somit bei einer Drehung der Steuerscheibe 44 in radialer Richtung zur Drehachse der Steuerscheibe 44 verschoben. Ein Kragarm 46 des Schiebers 39 bildet ein Lager 47 für den ersten Hebel 41, so dass der erste Hebel 41 um eine Hebelschwenkachse S schwenkbar ist, die durch den Schieber 39 verschieblich ist. Ein zweiter Kragarm (nicht dargestellt) bildet ein zweites Lager (nicht dargestellt) für den zweiten Hebel 43, dessen Hebelschwenkachse S somit parallel zur Hebelschwenkachse S des ersten Hebels 41 verschiebbar ist. Die Verschiebung der Hebelschwenkachsen S hat zur Folge, dass beide Flächenelemente 12, 14 verstellt werden, nämlich entweder beide im Sinne einer Öffnung der Luftkanäle 6, 7 oder beide im Sinne eines Schließens der Luftkanäle 6, 7. Somit kann der Luftstrom in seiner Größe gesteuert werden.
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Bei dem in den 7 und 8 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind, wie beim dritten Ausführungsbeispiel, jeweils ein erstes und ein zweites Flächenelement 12, 14 schwenkbar in einem der beiden Luftkanäle 6, 7 angeordnet. Zusätzlich weist dieses Ausführungsbeispiel jedoch eine Dosierklappe 11 im Einströmbereich 5 auf. Die beiden Flächenelemente 12, 14 werden über eine Koppelscheibe 18 angetrieben, die in 7 verdeckt, aber in 8 zu sehen ist. Die Koppelscheibe 18 weist wie beim dritten Ausführungsbeispiel eine erste und eine zweite Steuerkurve 19, 20 auf, von denen in 8 die erste Steuerkurve 19 zu sehen ist, während die zweite Steuerkurve 20 auf der Rückseite der Koppelscheibe 18 angeordnet ist. In die erste Steuerkurve 19 greift mit einem Ende ein erstes schwenkbar gelagertes Hebelelement 40 ein, an dessen anderen Ende ein erstes Teilzahnrad 48 angeordnet ist. Dieses erste Teilzahnrad 48 kämmt mit einem ersten Zahnradelement 49, das einstückig mit dem ersten Flächenelement 12 ist. Ebenso greift in die zweite Steuerkurve 20 ein zweites schwenkbar gelagertes Hebelelement 50 ein, an dessen anderen Ende ein zweites Teilzahnrad 51 angeordnet ist. Dieses zweite Teilzahnrad 51 kämmt mit einem zweiten Zahnradelement 52, das einstückig mit dem zweiten Flächenelement 14 ist. Über eine Verdrehung der Koppelscheibe 18 können somit verschiedene Öffnungs- und Schließzustände der beiden Flächenelemente 12, 14 und damit Richtungen des Luftstroms eingestellt werden.
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Die Stärke des Luftstroms wird im Wesentlichen durch die Dosierklappe 11 eingestellt, die im praktisch genauso wie im ersten Ausführungsbeispiel angesteuert wird. So ist gleichachsig und drehfest mit der Koppelscheibe 18 eine Steuerscheibe 44 mit einer spiralförmigen dritten Steuerkurve 45 verbunden. In die dritte Steuerkurve 45 greift ein Schiebelement 21 ein, das über eine Schiebeführung 22 einen Dosierklappenhebel 23 bewegt. Die mehrfache Drehung der Steuerscheibe 44 bewirkt also wiederum ein Öffnen oder Schließen der Dosierklappe 11. Die beschriebene Kopplung 26 weist sowohl ein Kurvengetriebe 28 als auch ein Zahnradgetriebe 36 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftausströmer
- 2
- Gehäuse
- 3
- Lufteinlass
- 4
- Luftauslass
- 5
- Einströmbereich
- 6
- erster Luftkanal
- 7
- zweiter Luftkanal
- 8
- innere Luftleitfläche
- 9
- Luftaustrittsöffnung
- 10
- Durchbruch
- 11
- Dosierklappe
- 12
- erstes Flächenelement
- 13
- Luftweiche
- 14
- zweites Flächenelement
- 15
- Antriebselement
- 16
- Elektromotor
- 17
- Antriebszahnrad
- 18
- Koppelscheibe
- 19
- erste Steuerkurve
- 20
- zweite Steuerkurve
- 21
- Schiebeelement
- 22
- Schiebeführung
- 23
- Dosierklappenhebel
- 24
- Schiebeelementnut
- 25
- Luftweichenhebel
- 26
- Kopplung
- 27
- Kurvenscheibe
- 28
- Kurvengetriebe
- 29
- zylindrischer Abschnitt
- 30
- Walzenkörper
- 31
- erstes Luftschott
- 32
- zweites Luftschott
- 33
- Gleitlager des Walzenkörpers 30
- 34
- Verbindungsglied
- 35
- drittes Flächenelement
- 36
- Zahnradgetriebe
- 37
- Zahnrad
- 38
- Stufe des Zahnradgetriebes 36
- 39
- Schieber
- 40
- erstes Hebelelement
- 41
- erster Hebel
- 42
- Kopplungsstift des ersten Flächenelements 12
- 43
- zweiter Hebel
- 44
- Steuerscheibe
- 45
- dritte Steuerkurve
- 46
- Kragarm des Schiebers 39
- 47
- Lager
- 48
- erstes Teilzahnrad
- 49
- erstes Zahnradelement
- 50
- zweites Hebelelement
- 51
- zweites Teilzahnrad
- 52
- zweites Zahnradelement
- D
- Dosierklappenachse
- H
- Hauptströmungsrichtung
- L
- Luftschottdrehachse
- S
- Hebelschwenkachse
- W
- Schwenkachse der Luftweiche 13
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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