DE19530582C2 - Schließklappe für einen Strömungskanal - Google Patents
Schließklappe für einen StrömungskanalInfo
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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 Hei
zungs- und/oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Eine Schließklappe dieser Art ist in dem Gebrauchsmuster DE
84 11 581 U1 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 ganz flächig 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
Anspruch 5, bei der vorgesehen ist, das axial elastisch 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 (6)
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.
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