DE19530582A1 - Schließklappe für einen Strömungskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schließklappe für einen Strömungskanal nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derarti­ ge Klappen werden beispielsweise als Luftklappen in Heizungs- und/oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Eine Schließklappe dieser Art ist in dem Gebrauchsmuster DE 84 11 581 als Regelklappe eines Luftführungskanals einer Hei­ zungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges beschrie­ ben. Bei der dortigen Klappe ist der äußere Rand der sich entlang des Klappenrandes erstreckenden Dichtlippe in Rich­ tung auf eine von den entsprechenden Wandungen des Lüftfüh­ rungskanals gebildete Dichtkante abgewinkelt. Damit soll er­ reicht werden, daß der Luftführungskanal zuverlässig von der Klappe verschließbar ist und die Dichtlippe dabei unabhängig von Endlagentoleranzen der Klappe stets mit annähernd glei­ cher Kraft an der Dichtkante anliegt. Die über den besagten Toleranzbereich der Regelklappenendlage im wesentlichen gleichbleibende Anpreßkraft der Dichtlippe wird dadurch er­ zielt, daß der sich in Richtung der Regelklappenebene er­ streckende Teil der Dichtlippe quer zur Bewegungsrichtung elastisch verformt wird, ohne daß dies nennenswerte Änderun­ gen der Dichtlippenanpreßkraft auf die Dichtkante hervorruft.

Damit soll auf Justiermittel an den Klappenbetätigungsorganen verzichtet werden können.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung einer Schließklappe der eingangs genannten Art zugrunde, die bis zu vergleichweise großen Fertigungs- und Lagetoleran­ zen der Klappen in Schließstellung eine gleichbleibend zuver­ lässige Abdichtfunktion gewährleistet.

Dieses Problem wird durch eine Schließklappe mit den Merkma­ len des Anspruches 1 gelöst. Bei dieser Klappe ist die rand­ seitige Dichtlippe außenseitig an einem Rahmenteil angeord­ net, das seinerseits mit dem Klappeninnenkörper, d. h. dem Insert, auf den die Betätigungskräfte zur Klappenverstellung einwirken, über ein elastisches Verbindungselement verbunden ist. Die klappenrandseitige Dichtlippe ist folglich nicht starr an dem von den Betätigungskräften beaufschlagbaren Klappeninnenkörper angebracht, sondern an dem gegenüber dem Innenkörper elastisch beweglichen Rahmenteil. Damit können selbst vergleichsweise hohe Fertigungs- und Lagetoleranzen der montierten Klappe, insbesondere des Klappeninnenkörpers relativ zu der in der Klappenschließstellung mit der Dicht­ lippe abdichtend zusammenwirkenden Dichtkante des Strömungs­ kanals, problemlos dadurch kompensiert werden, daß sich das Rahmenteil passend elastisch gegenüber dem Innenkörper be­ wegt. Die klappenrandseitige Dichtlippe vermag auf diese Wei­ se ohne merkliche zusätzliche Anpreßkraft stets zuverlässig abdichtend ganzflächig gegen die Dichtkante zur Anlage zu kommen. Vorteilhafterweise braucht damit die Dichtlippe selbst nicht toleranzausgleichend ausgelegt sein, sondern kann gezielt hinsichtlich einer möglichst guten Abdichtung gefertigt werden. Es ist folglich insbesondere nicht notwen­ dig, die Dichtlippe zwecks Toleranzausgleich relativ breit und weichelastisch auszuführen, was die Gefahr von Undichtig­ keiten erhöhen könnte, sondern es genügt eine sicher abdich­ tende, schmale und vergleichsweise hartelastische Dichtlippe.

Eine solche Dichtlippe neigt zudem weniger zum Flattern, was entsprechenden Störgeräuschen vorbeugt.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist von be­ sonderem fertigungstechnischem Vorteil, indem für das elasti­ sche Verbindungselement zwischen Rahmenteil und Klappen­ innenkörper das gleiche Material verwendet wird wie dasjenige für die klappenrandseitige Dichtlippe. Dies ermöglicht es insbesondere, das elastische Verbindungselement zwischen Rah­ menteil und Innenkörper im gleichen Fertigungsschritt anzu­ bringen wie die klappenrandseitige Dichtlippe, z. B. durch An­ spritzen eines Elastomermaterials einerseits als Dichtlippe an dem Außenrand des Rahmenteils und andererseits als elasti­ sches Verbindungselement zwischen Rahmenteil und Innenkörper.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 erlaubt eine gezielte Wahl verschiedener Elastomermaterialien für Dicht­ lippe und elastisches Verbindungselement zwecks optimaler An­ passung an deren jeweilige Funktion. Für die Dichtlippe wird dabei ein Elastomermaterial größerer Shorehärte gewählt, was deren Neigung zum Flattern gering hält und eine sichere Ab­ dichtfunktion gewährleistet, während das elastische Verbin­ dungselement aus einem Material geringerer Shorehärte gefer­ tigt ist, um ein weichelastisches Nachgeben des Rahmenteils gegenüber dem Klappeninnenkörper zuzulassen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist zwischen wenigstens einem Lagerzapfen zur drehbeweglichen Klappenlagerung und dem Klappeninnenkörper ein wenigstens in Axialrichtung elastisch nachgiebiges Koppelglied vorgesehen, wodurch auf eine sehr vorteilhafte Weise erreicht wird, daß axiales Lagerspiel der Klappe im Strömungskanal vermieden und die Klappe leicht zwischen starre Strömungskanalwandungen un­ ter axialem Zusammendrücken des Koppelgliedes eingefügt wer­ den kann. Ein weitergehenderer herstellungstechnischer Vor­ teil ergibt sich in einer Ausgestaltung der Erfindung nach­ giebige Koppelglied einstückig mit dem elastischen Verbin­ dungselement zwischen Rahmenteil und Klappeninnenkörper zu fertigen.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 realisiert eine besonders leichtgängige Klappe, indem die konische Aus­ bildung der Lagerringfläche des jeweiligen Drehlagerzapfens zu einer weitgehend linienförmigen anstatt flächenhaften An­ lage des Drehlagerzapfens gegen den entsprechenden strömungs­ kanalseitigen Lageraufnahmerand führt. Diese Art der Klappen­ lagerung hat zudem den Vorteil, daß im Zusammenwirken mit dem axial elastisch vorgespannten Einfügen der Klappe jegliches Axial- und Radialspiel zuverlässig automatisch ausgeglichen wird. Außerdem werden die Lagerstellen zuverlässig abgedich­ tet, ohne daß hierfür zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Schließklappe für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges und

Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht des Bereichs eines Drehlagerzapfens der Schließklappe von Fig. 1 nach Einbringen in einen Strömungskanal einer Hei­ zungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges.

Die in Fig. 1 gezeigte Schließklappe beinhaltet ein Insert in Form eines rechteckplattenförmigen Innenkörpers (1), der re­ lativ biegesteif ist und beispielsweise aus verstärktem Poly­ propylenmaterial besteht. Der Klappeninnenkörper (1) ist an seinem Außenrand von einem Rahmen (2) aus einem Elastomerma­ terial umgeben, der seinerseits von einem konformen Rahmen­ teil (3) umgeben ist, das wiederum deutlich biegesteifer aus­ gelegt ist als der innere Elastomerrahmen (2) und insbesonde­ re aus demselben Material wie der Klappeninnenkörper (1) be­ stehen kann. Der Elastomerrahmen (2) ist einerseits an den Innenkörper (1) und andererseits an das Rahmenteil (3) ange­ spritzt und bildet somit ein elastisches Verbindungselement zwischen Innenkörper (1) und Rahmenteil (3). An den Außenrand des Rahmenteils (3) ist in herkömmlicher Weise eine Dichtlip­ pe (4) mit Verstärkungsleiste (4a) angespritzt. Die Dichtlip­ pe (4) bildet den Außenrand der Schließklappe und dient dazu, in Schließstellung der Klappe eine zuverlässige Abdichtung des Strömungskanals sicherzustellen, in den die Klappe einge­ setzt ist. Die Dichtlippe (4) kann dabei im selben Ferti­ gungsschritt wie der Elastomerrahmen (2) angespritzt werden, wobei bevorzugt für Dichtlippe (4) und Elastomerrahmen (2) daßelbe Material verwendet wird, z. B. das unter der Marke Santoprene vertriebene thermoplastische Elastomer oder ein verwandtes Elastomermaterial.

An zwei gegenüberliegenden Seiten besitzt die Schließklappe zwei Lagerzapfen (5, 6), mit denen die Klappe im zugehörigen Strömungskanal der Heizungs- und/oder Klimaanlage des Kraft­ fahrzeuges drehbeweglich gelagert werden kann. Zwei Wellen (7, 8) mit verdrehsichernder Profilierung, vorliegend bei­ spielhaft mit einem Vierkant-Querschnitt, können von außen in jeweilige Durchstecköffnungen des jeweiligen Lagerzapfens (5, 6) eingesetzt werden, wie in Fig. 1 veranschaulicht. Alterna­ tiv kann auch eine einzige, durchgehende Welle verwendet wer­ den. Die Vierkant-Wellen (7, 8) sind dabei drehfest in einen verstärkten Abschnitt (9) des Klappeninnenkörpers (1) mit korrespondierender Vierkant-Stecköffnung eingesteckt, der sich über die gesamte Breite des Innenkörpers (1) hinweg ent­ lang der durch die fluchtenden Längsachsen der beiden Lager­ zapfen (5, 6) definierten Klappendrehachse erstreckt. Über die Wellen (7, 8) wird das zur Klappenbetätigung erforderli­ che Drehmoment auf den Klappeninnenkörper (1) übertragen. Die beiden Lagerzapfen (5, 6) sind starr mit dem Rahmenteil (3) verbunden und jeweils über ein elastisches Koppelglied (10, 11) an den verstärkten Abschnitt (9) des Innenkörpers (1) an­ gekoppelt. Die beiden elastischen Koppelglieder (10, 11) be­ finden sich jeweils auf Höhe eines quer zur Drehachse an­ schließenden Abschnitts des Elastomerrahmens (2). Vorzugswei­ se sind die beiden elastischen Koppelglieder (10, 11) als ein integraler Teil des Elastomerrahmens (2) gebildet. Die Kop­ pelglieder (10, 11) werden dann im selben Fertigungsschritt gemeinsam mit dem Elastomerrahmen (2) angespritzt, so daß im selben Schritt das Rahmenteil (3) einerseits und die beiden Lagerzapfen (5, 6) andererseits elastisch an den Innenkörper (1) angekoppelt werden, was den Fertigungsaufwand gering hält. Die Durchstecköffnungen der Lagerzapfen (5, 6) besitzen einen gegenüber demjenigen der Wellen (7, 8) größer gewählten Vierkant-Querschnitt derart, daß die Wellen (7, 8) mit einem gewissen Drehwinkelspiel durch die Lagerzapfen (5, 6) hin­ durchgeführt sind. Dieses Drehwinkelspiel läßt folglich ei­ nerseits eine Verdrehbarkeit des Rahmenteils (3) gegenüber dem Innenkörper (1) zu und begrenzt diese andererseits. Letz­ teres verhindert ein Überdehnen bzw. eine zu starke Beanspru­ chung des Elastomerrahmens.

An den äußeren Stirnenden der beiden Lagerzapfen (5, 6) sind radiale Außenringflansche (14, 15) angeformt, deren bezüglich der Klappe axial nach außen weisende Flächen als Lagerring flächen (12, 13) dienen, die bei im Strömungskanal montierter Klappe gegen Öffnungsränder von Lageraufnahmeöffnungen an­ drücken, welche fluchtend in gegenüberliegende Wandungen des betreffenden Strömungskanals, von denen eine (16) in Fig. 2 angedeutet ist, eingebracht sind. Diese Lagerringflächen (12, 13) sind, wie in Fig. 2 für den rechten Lagerzapfen (5) von Fig. 1 deutlicher dargestellt, konisch radial nach außen an­ steigend gestaltet. Dies bewirkt, daß die beiden Lagerzapfen (5, 6) mit den konischen Lagerringflächen (12, 13) weitestge­ hend nur mit Linienberührung und nicht mit Flächenberührung gegen ihre zugeordneten Lageraufnahmeöffnungsränder der Strö­ mungskanalwandungen (16) andrücken. Die Linien- anstelle ei­ ner Flächenberührung hat geringere Reibungskräfte für die Funktionsdrehbewegung der Klappe zur Folge. Die Schließklappe ist dadurch ohne Schmierungsmaßnahmen sehr leichtgängig dreh­ beweglich.

Die Klappe läßt sich durch axiales Zusammendrücken der beiden Lagerzapfen (5, 6) unter elastischem Nachgeben der Koppel­ glieder (10, 11) problemlos selbst zwischen feststehende Strömungskanalwandungen einsetzen, wobei die elastischen Kop­ pelglieder (10, 11) nach Montieren der Klappe noch eine ge­ ringe axiale Anpreßkraft (17) auf die linienförmigen Lager­ kontakte ausüben. Durch die konisch ausgebildete Lagerring­ fläche können im Zusammenwirken mit der axialen Lagervorspan­ nung durch die Koppelglieder (10, 11) vergleichsweise große axiale und radiale Lagerspieltoleranzen effektiv kompensiert werden. Zudem sind die Lagerstellen dadurch ohne weitere Ab­ dichtmaßnahmen zuverlässig abgedichtet, so daß keine Falschluft unerwünschterweise durch die Lagerstellen strömt.

Da das Rahmenteil (3), an das die Dichtlippe (4) angespritzt ist, über den Elastomerrahmen (2) elastisch und nicht starr an den Klappeninnenkörper (1) angekoppelt ist, auf den über die Vierkant-Wellen (7, 8) die Funktionsdrehbewegung übertra­ gen wird, kann sich die Dichtlippe (4) in der Klappenschließ­ stellung unabhängig von Fertigungs- und Lagetoleranzen stets vollflächig und unverkantet gegen eine zugehörige Dichtkante an den Strömungskanalwandungen anlegen und so eine gleich­ bleibend zuverlässige Abdichtung des Strömungskanals gewähr­ leisten. Die Dichtlippe (4) braucht nicht zum Ausgleich der angeführten Toleranzen ausgelegt sein, da diese durch ent­ sprechende Relativbewegung des Rahmenteils (3) gegenüber dem Klappeninnenkörper (1) unter elastischem Nachgeben des Ela­ stomerrahmens (2) kompensiert werden, bis die Dichtlippe (4) über ihre gesamte Abdichtlänge hinweg parallel und mit gleichmäßiger Anpreßkraft gegen die mit ihr zusammenwirkenden Dichtkante anliegt.

Die Dichtlippe (4) kann daher gezielt auf die Erfüllung ihrer Abdichtfunktion hin ausgelegt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, sie ohne scharfe Kanten und mit geringer Breite auszubilden, was ein Flattern der Dichtlippe verhindert und zur Geräuschminderung der Klappe beiträgt. Als weiterer Vor­ teil ist die Klappe, welche ein thermoplastisches Elastomer­ material für den Elastomerrahmen (2) samt Lagerzapfen-Kop­ pelglieder (10, 11) sowie für die Dichtlippe (4) beinhal­ tet und im übrigen aus einem thermoplastischen Kunststoff, z. B. verstärktem Polypropylen, besteht, problemlos einem Re­ cycling zuführbar. Bei Bedarf können für Dichtlippe (4) und Elastomerrahmen (2) auch verschiedene, an die jeweilige Funk­ tion spezifisch angepaßte Elastomermaterialien mit unter­ schiedlicher Shorehärte verwendet werden. So können z. B. der Elastomerrahmen aus einem elastisch weichen nachgiebigen Ma­ terial mit geringerer Shorehärte und die Dichtlippe aus einem elastisch härteren Material höherer Shorehärte zur Gewährlei­ stung von Flatterfreiheit und einer sicheren Abdichtung ge­ fertigt sein.

Es versteht sich, daß neben der gezeigten Klappe weitere er­ findungsgemäße Klappen realisierbar sind, für die jeweils charakteristisch ist, daß ein Rahmenteil, an dem eine klap­ penrandseitige Dichtlippe angebracht ist, an einen Klappenin­ nenkörper, auf den die Betätigungskräfte einwirken, elastisch nachgiebig gekoppelt ist.

Claims (7)

1. Schließklappe für einen Strömungskanal, mit

• - einem Innenkörper (1), der mit Mitteln (5, 6, 9) zur beweg­ lichen Halterung der Klappe und Übertragung von Klappenbetä­ tigungskräften auf den Innenkörper verbunden ist, und
• - einer klappenrandseitigen Dichtlippe (4),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die klappenrandseitige Dichtlippe (4) außenseitig an einem Rahmenteil (3) angeordnet ist, das mit dem Innenkörper (1) über ein elastisches Verbindungselement (2) verbunden ist.

2. Schließklappe nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß das elastische Verbindungselement (2) durch Einbrin­ gen des gleichen Materials wie dasjenige für die klappenrand­ seitige Dichtlippe (4) zwischen Rahmenteil (3) und Innenkör­ per (1) gebildet ist.

3. Schließklappe nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß das elastische Verbindungselement (2) und die Dicht­ lippe (4) aus unterschiedlichen Elastomermaterialien gefer­ tigt sind, wobei das Material für die Dichtlippe eine größere Shorehärte besitzt als das Material für das elastische Ver­ bindungselement.

4. Schließklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur beweglichen Halte­ rung der Klappe und Übertragung von Klappenbetätigungskräften auf den Innenkörper (1) wenigstens einen Drehlagerzapfen (5, 6) beinhalten, der über ein in Axialrichtung elastisch nach­ giebiges Koppelglied (10, 11) mit dem Innenkörper (1) gekop­ pelt ist.

5. Schließklappe nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß das elastisch nachgiebige Koppelglied (10, 11) ein­ stückig mit dem elastischen Verbindungselement (2) zwischen Rahmenteil (3) und Innenkörper (1) gebildet ist.

6. Schließklappe nach Anspruch 4 oder 5, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, daß der wenigstens eine Drehlagerzapfen (5, 6) an seinem äußeren Stirnende mit einer konisch verlaufenden Lagerringfläche (12, 13) versehen ist.