DE19750509A1 - Luftverteilervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftverteilervorrichtung, insbesondere für Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem einen Luftkanal umgebenden Gehäuse und mit einer in einem Gehäuseinnenraum um eine Achse drehbar gelagerten Leitklappe, über deren Stellung die Stärke des Luftstromes einstellbar ist und die eine in einem Abstand parallel zur Wand des Gehäuseinnenraumes ausgerichtete Klappenwand aufweist, wobei der Luftkanal in der Wand des Gehäuseinnenraumes mündet und die Klappenwand durch Drehung der Leitklappe vor der Mündungsöffnung des Luftkanales verschwenkbar ist, und wobei zwischen der Klappenwand und der Wand des Gehäuseinnenraumes ein flexibles Dichtelement angeordnet ist.

Zur Verteilung des Luftstromes in Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen sind Flachklappen bekannt, die sich durch eine strömungsgünstige Luftleitung auszeichnen und die in ihrer Endstellung eine hohe Dichtigkeit gegenüber dem Gehäuse gewährleisten. Flachklappen haben allerdings den Nachteil, daß sie einerseits einen vergleichsweise großen Einbauraum benötigen und daß sie andererseits eine Luftleitung in nur eine Richtung ermöglichen.

Weiterhin ist es bekannt, in Heiz- oder Klimaanlagen zylinderförmige Klappen, sog. Trommel- oder Zylinderklappen einzusetzen. Im Gegensatz zu den Flachklappen benötigen diese weniger Einbauraum und ermöglichen je nach Ausgestaltung ihrer Leitkanäle eine Luftleitung in mehrere Richtungen. Nachteilig an den Trommellappen ist jedoch, daß sie in der jeweiligen Endstellung oder in einer Zwischenstellung verhältnismäßig schlecht abdichten. Dies gilt insbesondere für Trommelklappen mit mehreren Einstellmöglichkeiten, d. h. für Trommel klappen mit mehreren in der Trommel verlaufenden Strömungskanälen, die eine Verbindung der Zuluftkanäle mit den Abluftkanälen auf verschiedenen Wegen ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach gestaltete und kostengünstige Luftverteilervorrichtung mit einer Leitklappe zu schaffen, die zuverlässig gegen das umgebende Gehäuse abdichtet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftverteilervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Luftverteilervorrichtung bewirkt einerseits eine optimale Dichtung der Leitklappe gegen das umgebende Gehäuse bei der keine unerwünschten Leckströme auftreten. Andererseits läßt sich die Leitklappe einfach verschwenken, ohne daß die durch das stramm anliegende Dichtelement erhöhte Reibung zwischen Leitklappe und Gehäuse hinderlich wäre. Die Luftverteilervorrichtung zeichnet sich dabei durch einen besonders einfachen mechanischen Aufbau aus und ist deshalb ausgesprochen robust. Gleichzeitig ist die Vorrichtung einfach und damit kostengünstig in Herstellung und Wartung. Mit der Klappenwand sind die Mündungsöffnungen der Luftkanäle besonders dicht verschließbar und lassen sich durch ein Verdrehen der Leitklappe in einem kontrollierbaren Querschnitt öffnen.

Mit der axialen Bewegung, die der rotierenden Klappe überlagert wird, ist eine große Luftdichtheit trotz Verwendung preisgünstiger Dichtmaterialien gewährleistet. Insbesondere kann bei weniger hohen Ansprüchen an die Dichtheit ganz auf Dichtmaterial verzichtet werden, was zu einer weiteren Kosteneinsparung führt. Die Erfindung vereint somit die Vorteile einer Trommelklappe mit den Vorteilen einer Flachklappe. Die erfindungsgemäße Leitklappe ist einsetzbar als Verteiler-, Temperatur- und Lufteintrittsklappe.

Besonders vorteilhaft ist, daß eine axiale Verschiebung der Leitklappe ein Aufeinanderzubewegen der Dichtflächen der in dem Gehäuseinnenraum mündenden Mündungsöffnungen der Luftkanäle und der der Dichtflächen der Leitklappe bewirkt. Damit wird das Dichtelement, das vorteilhafterweise eine um die Durchtrittsöffnung der Leitklappe angeordnete flexible Dichtlippe oder ein Streifen aus Schaumstoff ist, zwischen der Leitklappe und der Innenwand des Gehäuseinnenraums dichtend zusammengedrückt. Wird ohne Dichtmaterial gearbeitet, so wird der Luftspalt zwischen der Klappe und dem Gehäuse minimiert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Leitklappe trommel- oder zylinderförmig. In diesem Fall hat die Leitklappe die konvex gewölbte Form eines vollständigen Kegelmantels bzw. die Form eines Segmentes des Kegelmantels und ist um die Kegelachse drehbar gelagert ist. Damit läßt sich der Abstand zwischen der Klappenwand und der Wand des Gehäuseinnenraumes besonders einfach mittels einer axialen Verschiebung verändern. Die Leitklappe wird in dieser Form vorteilhafterweise koaxial in einem als Innenkegel mit demselben Kegelwinkel geformten Gehäuseinnenraum angeordnet. Wegen der kegelmantelförmigen Klappenwand wird die Umsetzung der axialen Verschiebung in eine radiale Bewegung der Klappenwand in Bezug auf die parallel verlaufende und eng beabstandete Wand des umgebenden Gehäuseinnenraumes bewirkt. Während sich die Leitklappe bei der axialen Verschiebung in den Gehäuseinnenraum wie in einen Kegelsitz einlegt, kommt es zu einer Annährung der beiden Wände und zu einer Verstärkung des Druckes auf das Dichtelement.

Vorteilhafterweise wird die Luftverteilervorrichtung in Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dabei sind die Dichtklappen und die Gehäuseteile als Spritzteile aus Kunststoff gefertigt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Leitklappe vollständig trommelförmig wie ein mit zwei Böden verschlossener Kegelstumpf. Eine solche Leitklappe ist besonders stabil und bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, Leitkanäle innerhalb der Leitklappe anzuordnen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind in dem Gehäuse der Heiz- oder Klimaanlage zwei Leitklappen symmetrisch angeordnet, so daß die Luft getrennt auf die beiden Fahrzeugseiten verteilt werden kann.

In einer anderen Ausführungsform ist die Leitklappe als drehbare Lochscheibe ausgebildet, die parallel zu der die Mündungsöffnungen aufweisenden Wand des Gehäuseinneraumes verdrehbar ist. Dabei ist wie auch bei der oben beschriebenen kegelförmigen Ausführungsform der Abstand zwischen der Leitklappe und der Wand so bemessen, daß sich die Leitklappe in einer Freistellung mit wenig Reibung drehen läßt und sich in einer durch axiale Verschiebung erreichten Dichtstellung vermittels des Dichtelementes dichtend an die Wand anlegt.

Vorteilhafterweise wird die axiale Bewegung der Leitklappe mittels eines Antriebes bewerkstelligt, der die rotatorische in eine axiale Bewegung umsetzt. In einer besonders einfachen und damit robusten Ausführungsform ist der Antrieb eine in die Gehäuseinnenwand eingelassene Nut, in der ein am Umfang der Leitklappe radial abstehend angebrachter Zapfen gleitet. Die Nut kann dabei die Form einer wellenförmigen Steuerkurve haben. In einer anderen Ausführungsform kann der Antrieb durch eine auf der Gehäuseinnenwand aufgebrachten Wellenbahn (Wellenpiste) realisiert sein, die gleichfalls die Funktion einer Steuerkurve hat. Dabei wird die Leitklappe vermittels eines Federelementes senkrecht auf die Wellenbahn aufgedrückt. In beiden Ausführungsformen wird die Klappenwand dichtend gegen die Wand des Gehäuses geführt wenn sich der Zapfen bzw. der Auflagepunkt auf einem Kamm der Wellenkurve befindet.

In einer alternativen Ausführungsform des Antriebes ist die Leitklappe in Drehrichtung formschlüssig und axial verschieblich im Gehäuseinnenraum auf einer drehbaren Achse gelagert. In einer besonders einfachen und damit kostengünstigen Ausführungsform weist die Leitklappe biegsame Seitenwände auf, die eine axiale Bewegung der äußeren Klappenwand erlauben, ohne daß sich die Wand im Bereich der zentralen Achse axial verschiebt. Die überlagerte axiale Bewegung der Leitklappe wird jeweils durch eine der oben gezeigten Wellenführungen hervorgerufen.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind anhand der Fig. 1 bis 8 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine eingebaute Trommelklappe,

Fig. 2 den Antrieb der Trommelklappe,

Fig. 3 die Führung der Trommelklappe,

Fig. 4 zwei symmetrisch in ein Gehäuse eingebaute Trommelklappen,

Fig. 6a eine Trommelklappe,

Fig. 6b eine teiltrommelförmige Leitklappe,

Fig. 7 die Führung einer flexiblen Trommelklappe,

Fig. 8 eine scheibenförmige Trommelklappe.

In Fig. 1 ist eine Luftverteilervorrichtung für Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen mit einer in ein umgebendes Gehäuse 1 eingebaute Leitklappe in Form einer Trommelklappe 2 gezeigt. Die Trommelklappe 2, wie sie auch in Fig. 6a dargestellt ist, ist ein parallel zur Achse abgeschnittener Kegelstumpf mit zwei entsprechenden Grundflächen 3a und 3b, wobei der Durchmesser der Grundfläche 3b kleiner als der der Grundfläche 3a ist. Die Trommelklappe 2 hat eine konvex gewölbte Klappenwand 4 die den Kegelmantel bildet und die in einem Abstand parallel zur Wand 7 des Gehäuseinnenraumes ausgerichtet ist. In die Klappenwand sind Durchbrüche 5 eingebracht, die den Aus- bzw. den Eintritt des Luftstromes aus einer der Mündungsöffnungen 6 des in der Wand 7 des Gehäuseinnenraumes befindlichen Luftkanales ermöglichen. In Fig. 1 ist die geöffnete Position der Trommelklappe 2 dargestellt, die zu Austritt des Luftstromes führt (Pfeil A). Nach Drehung der Leitklappe 1 ist die Mündungsöffnung 6 mit der undurchbrochenen Klappenwand entsprechend verschlossen.

Die Trommelklappe 2 ist mit ihrer Achse auf einer drehbar in zwei Gleitlagern 8 gelagerten Welle 9 gehalten. Dabei sitzt die Trommelklappe 2 in Drehrichtung formschlüssig und gegen axiale Verschiebung (Pfeil B) auf den Lagerstücken 10 der Welle 9 auf (Fig. 3). Durch eine Drehung der Welle 9, die mittels einer am Hebel 11 angreifenden Kraft bewirkt werden kann, rotiert die Trommelklappe 2 in dem entsprechend kegelförmig ausgebildeten Gehäuseinnenraum.

Die axiale Verschiebung der Trommelklappe wird mittels eines Antriebes bewirkt, der in diesem Ausführungsbeispiel eine auf die zur Grundfläche 3a parallele Gehäuseinnenwand 12 aufgebrachte Wellenbahn 13 (Wellenpiste) mit der Funktion einer Steuerkurve aufweist (Fig. 2). Auf der Wellenbahn 13 gleitet ein an die Grundfläche 3a angespritzter Gleitschuh 14. Durch eine von dem Federelement 15 hervorgerufene Federkraft (Pfeil C) wird die Trommelklappe auf der Wellenbahn 13 gehalten. Fig. 2 zeigt die geöffnete Stellung der Luftverteilervorrichtung bei der sich der Durchbruch 5 mit der Mündungsöffnung 6 deckt und sich der Gleitschuh in einem Wellental der Wellenbahn 13 befindet.

In der geöffneten Stellung tritt der Luftstrom entsprechend der Pfeile A durch die Vorrichtung. In dieser Stellung dichtet die Klappenwand 4 gegen die Wand 7 mittels einer um den Durchbruch 5 angespritzten flexiblen Dichtlippe 16 ab. In dieser Stellung ist der Abstand zwischen der Klappenwand und der Wand des Gehäuseinnenraumes klein und damit der Druck auf die Dichtlippe 16 groß. Bei einer Rotation der Trommelklappe gleitet der Gleitschuh 14 entlang der Wellenbahn 13 auf einen im Vergleich zu dem dargestellten Wellental erhabenen Wellenberg, so daß sich die Trommelklappe 2 axial in Richtung des Pfeiles B verschiebt. Durch die Verschiebung entspannt sich die Dichtlippe 16, so daß eine reibungsarme Drehung möglich ist.

In Fig. 4 sind zwei symmetrisch in ein Gehäuse 1 eingebaute Trommelklappen 17a und 17b gezeigt. Wie im Beispiel nach Fig. 1 sind die Trommelklappen 17a und 17b jeweils in einem mit konkav gewölbten Wänden begrenzten Innenraum des Gehäuses 1 eingebaut. Die Lagerung der Trommelklappen auf der gemeinsamen Welle 9 entspricht der Lagerung nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Antrieb wird jedoch über eine in die Gehäuseinnenwand 18 eingelassene Nut 19 mit der Funktion einer Steuerkurve (Fig. 5) bewerkstelligt, in der am Umfang der Trommelklappen 17a und 17b angebrachte Zapfen 20 gleiten. Dabei ruft die Steuerkurve bei einer Drehung der Leitklappe eine axiale Bewegung in Richtung B hervor. Die Fig. 4 zeigt wiederum die Öffnungsstellung bei der die Dichtelemente hier Schaumstoffstreifen 21 im Zwischenraum zusammengedrückt werden.

In Fig. 6b ist eine Leitklappe 22 dargestellt, deren Klappenwand 23 lediglich einen Teil eines Kegelmantels darstellt. Mittels dieser Leitklappe 22 können die in die Innenwand des Gehäuses eingebrachten Mündungsöffnungen verschlossen und mit einem kontrollierbaren Querschnitt geöffnet werden.

Fig. 7 zeigt eine trommelförmige Leitklappe 27, wie sie in den dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben ist. In diesem Fall ist die Leitklappe 27 jedoch nicht auf der Welle 9 in axialer Richtung verschieblich. Statt dessen weist die Leitklappe 27 eine flexible Wand 28 auf, die durch den in Fig. 1 dargestellten Antrieb in Richtung des Pfeiles B verschwenkt wird. Durch die axiale Verschiebung (Verformung) wird die Dichtwirkung wie in den vorherigen Ausführungsformen durch Zusammenpressen der Dichtelemente bewirkt.

In Fig. 8 ist eine Leitklappe 24 in Form einer Lochscheibe mit Durchbrüchen 25 dargestellt, die vor den Mündungsöffnungen verdrehbar ist, wobei die Durchbrüche den Luftstrom aus den Mündungsöffnungen ermöglichen, während nach Drehung der Leitklappe 24 die Mündungsöffnungen mit der Klappenwand 26 verschließbar sind. Auf die Oberfläche der Leitklappe 24 sind Dichtelemente aus Schaumstoff aufgebracht, die bei einer axialen Bewegung (Pfeil D) gegen die Innenwand des Gehäuses gedrückt werden.

Claims (14)

1. Luftverteilervorrichtung, insbesondere für Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem einen Luftkanal umgebenden Gehäuse (1) und mit einer in einem Gehäuseinnenraum um eine Achse drehbar gelagerten Leitklappe (2), über deren Stellung die Stärke des Luftstromes (A) einstellbar ist und die eine in einem Abstand parallel zur Wand (7) des Gehäuseinnenraumes ausgerichtete Klappenwand (4) aufweist, wobei der Luftkanal in der Wand (7) des Gehäuseinnenraumes mündet und die Klappenwand (4) durch Drehung der Leitklappe (2) vor der Mündungsöffnung (6) des Luftkanales verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand (4) in axialer Richtung der Drehachse verschieblich ist und daß sich bei einer axialen Verschiebung der Abstand zwischen der Klappenwand (4) und der Wand (7) des Gehäuseinnenraumes verändert.

2. Luftverteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand (4) auf einem Konus liegt.

3. Luftverteilervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitklappe (2) die konvex gewölbte Form eines vollständigen Kegelmantels bzw. die Form eines Segmentes des Kegelmantels aufweist und daß die Leitklappe (2) axial verschieblich und um die Kegelachse drehbar gelagert ist.

4. Luftverteilervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitklappe (2) in einem kegelförmigen Gehäuseinnenraum gelagert ist, dessen Wand (7) entsprechend der Klappenwand (4) konkav geformt ist.

5. Luftverteilervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitklappe (2) ein hohler Kegelstumpf ist und daß die Klappenwand (4) Durchbrüche (5) aufweist, die den Austritt des Luftstromes (A) aus der Mündungsöffnung (6) ermöglichen, während nach Drehung der Leitklappe (2) die Mündungsöffnung (6) mit der Klappenwand (4) verschließbar ist.

6. Luftverteilervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) zwei Gehäuseinnenräume vorgesehen sind, in denen jeweils eine Leitklappe (17) angeordnet ist, wobei die eine Leitklappe (17b) den Luftstrom zur Fahrerseite und die andere Leitklappe (17b) den Luftstrom zur Beifahrerseite regelt.

7. Luftverteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitklappe eine vor der Mündungsöffnung des Luftkanales drehbare Lochscheibe (24) mit Durchbrüchen (25) ist, die den Luftstrom aus der Mündungsöffnung ermöglichen, während nach Drehung der Leitklappe die Mündungsöffnung mit der Klappenwand (26) verschließbar ist.

8. Luftverteilervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung der Leitklappe mittels eines Antriebes erfolgt.

9. Luftverteilervorrichtung nach nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine in die Gehäuseinnenwand eingelassene Nut mit der Funktion einer Steuerkurve ist, in der ein am Umfang der Leitklappe angebrachter Zapfen gleitet, wobei die Steuerkurve bei einer Drehung der Leitklappe eine axiale Bewegung hervorruft.

10. Luftverteilervorrichtung nach nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine auf die Gehäuseinnenwand aufgebrachte Wellenbahn (19) mit der Funktion einer Steuerkurve ist, auf der die Leitklappe (2) in axialer Richtung durch Federkraft angedrückt ist und die bei einer Drehung der Leitklappe (2) eine axiale Bewegung hervorruft.

11. Luftverteilervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseinnenraum eine Welle (9) gelagert ist, auf der die Leitklappe (2) in Drehrichtung formschlüssig und in axialer Richtung beweglich aufgesetzt ist.

12. Luftverteilervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitklappe (2) eine flexible Wand (28) aufweist, die entsprechend der durch den Antrieb hervorgerufenen axialen Bewegung nachgiebig ist.

13. Luftverteilervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Klappenwand (4) und der Wand (7) des Gehäuseinnenraumes ein flexibles Dichtelement (16) angeordnet ist und eine axiale Verschiebung der Klappenwand (4) den Druck auf das Dichtelement (16) verändert

14. Luftverteilervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (16) eine flexible Dichtlippe oder ein Streifen aus Schaumstoff ist.