DE19808676A1 - Verteilerklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteilerklappe für eine Luftverteilervorrichtung, insbesondere in Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, die in einem Innenraum eines einen Luftzufuhr- und mindestens einen Luftabfuhrkanal umgebenden Gehäuses gelagert ist und über deren Stellung die Stärke des vom Luftzufuhrkanal in den Luftabfuhrkanal strömenden Luftstromes einstellbar ist, wobei die Verteilerklappe eine Klappenwand aufweist, die parallel zu einer Wandung des Gehäuseinnenraumes beweglich angeordnet ist und mit der durch Drehung der Verteilerklappe mindestens einer der in die Wandung des Innenraum mündenden Luftkanäle verschließbar ist.

Zur Verteilung des Luftstromes in Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen sind Flachklappen bekannt, die um eine Achse innerhalb des Gehäuseinnenraumes verschwenkbar gelagert sind. Mittels dieser Flachklappen wird der aus dem Luftzufuhrkanal kommende Luftstrom in Richtung der Luftabfuhrkanäle gelenkt. Auch wenn die Flachklappen eine strömungsgünstige Verteilung des Luftstromes bewirken, so haben sie den Nachteil, daß sie einerseits einen vergleichsweise großen Einbauraum benötigen und daß sie andererseits die Luftleitung in nur eine Richtung ermöglichen.

Außerdem ist es bekannt, in 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 mehreren Richtungen. Nachteilig an den Trommellappen ist jedoch, daß aus der Beaufschlagung der Klappenwand durch den Luftstrom eine Kraft senkrecht zu den Lagern der Verteilerklappe resultiert. Das führt einerseits zu einem erhöhten Veschleiß der Lager durch Reibung und andererseits sind vergleichsweise große Stellkräfte zur Einstellung der Verteilerklappe nötig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verteilerklappe für eine Luftverteilervorrichtung insbesondere von einer Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die bei einfacher Form strömungsgünstig und auf kleinem Einbauraum unterbringbar ist und zu deren Einstellung vergleichsweise geringe Stellkräfte aufgewendet werden müssen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verteilerklappe nach Anspruch 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verteilerklappe sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die erfindungsgemäße Verteilerklappe zeichnet sich durch eine besonders einfache Bauform aus. Damit ist sie kostengünstig als einteiliges Spritzteil herzustellen und einfach in das Gehäuse der Heiz- bzw. Klimaanlage einzubauen. Die einfache Form bewirkt eine große Stabilität der Verteilerklappe und trägt so zur Verminderung der Störanfälligkeit der gesammten Heiz- bzw. Klimaanlage bei. Mit dem geringen Montageaufwand der Verteilerklappe geht außerdem eine Verbesserung der Wartungsfreundlichkeit einher.

Zudem ist die rotationssymmetrische Form der Klappenwand, die in Richtung der Drehachse mit der einströmenden Zuluft beaufschlagt wird, besonders strömungsgünstig, so daß eine homogene Luftströmung mit wenig Verwirbelungen gewährleistet ist und sich wegen des geringen Auflagedruckes lediglich geringe Verluste durch Reibung während der Bewegung der Verteilerklappe ergeben. Dadurch daß die Verteilerklappe um die durch das Zentrum hindurch verlaufende Achse drehbar ist, ist es möglich mehr, als einen Luftauslaß mit einem geringen Drehmoment über das Bedienteil zu steuern. Dabei wird das Bedienteil durch einen einzigen Mikromotor oder Bowdenzug realisiert. Zur Verringerung des auf zuwendenden Drehmomentes trägt bei, daß der Luftstrom die Verteilerklappe parallel zur Drehachse baeaufschlagt und die Verteilerklappe nur etwas stärker in ihr Lager drückt. Wegen der geringen Andruckfläche kommt es zu einer entsprechend geringen Reibung im Lager. Zudem kann bei der erfindungsgemäßen Verteilerklappe eine Dichtung in Form eines Ringes aus Schaumstoff oder in Form einer flexiblen Lippe in Umfangsrichtung vorgesehen werden, die wegen der geringen Andruckkraft kaum zu Reibungsverlusten beiträgt. Durch die Anordnung der Dichtung ist der Anpreßdruck und damit die Dichtwirkung einstellbar, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Leitklappe mit ihrer konvexen Klappenwand an einer entsprechend konkav geformten Wand des Gehäuseinnenraumes in geringem Abstand anliegt.

Die Verteilerklappe bzw. die Klappenwand kann außer durch einen Zylinder durch beliebige Rotationskörper realisiert werden. Dabei sind jedoch wegen ihrer einfachen und strömungsgünstigen Form kalotten- oder kuppelförmige Körper mit einer glatten gewölbten Oberfläche (z. B. Kugelkappen oder die Oberfläche eines Rotationsellipsoides) besonders vorteilhaft. Eine solche Form gewährleistet zudem, daß die Verteilerklappe besonders einfach stufenlos und endlos drehbar gelagert werden kann.

Auch wenn es möglich ist, aus der kuppelförmigen Klappenwand Segmente aus zunehmen, die einen Durchtritt der Luftströmung ermöglichen, so ist es wegen besseren Abdichtung besonders vorteilhaft, in der Klappenwand eine oder mehrere Durchlaßöffnung vorzusehen, durch die der Luftstrom aus der Leitklappe bzw. in die Leitklappe heraus- bzw. hineitreten kann. Um beliebig einstellbare Luftströmungen durch die verschiedenen Auslaßkanäle wie den Defrost-, den Zentral- und/oder den Fußraumaustritt zu ermöglichen, ist es vorteilhaft mindestens eine der Zahl der Auslaßkanäle entsprechende Zahl von Durchlaßöffnungen in jeweiligem radialem Abstand zur Drehachse in die Klappenwand einzubringen, die sich zum Teil umfangsmäßig überlappen.

In einer besonderen Ausführungsform sind zwei oder mehrere rotationssymmetrische Verteilerklappen auf derselben Drehachse hintereinander angeordnet und werden unabhängig voneinander betrieben. So ist es möglich, die Größe der Durchlaßöffnungen für mehrere Luftkanäle unabhängig voneinander einzustellen. Außerdem ist es möglich zwischen zwei Verteilerklappen einen Mischraum vorzusehen, in den Luft unterschiedlicher Temperatur von zwei Zuluftkanälen einleitbar ist bevor sie mit der Mischtemperatur den Luftabfuhrkanälen zugeführt wird.

Eine besonders einfache Lagerung der Verteilerklappe und eine einfache Ankoppelung eines Mikromotors ist möglich, wenn die Klappe einteilig aus Kunststoff gespritzt ist und an das Zentrum der Kuppel eine Antriebswelle, ein Zahnrad oder ein Zahnkranz angeformt ist.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind anhand der Fig. 1 bis 4 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine im Gehäuse eingebaute Verteilerklappe,

Fig. 2 eine Verteilerklappe in Draufsicht,

Fig. 3 eine Verteilerklappe mit umfangmäßig überlappenden Durchgangsöffnungen und

Fig. 4 eine Verteilerklappe in koaxialer Anordnung mit einer Temperaturmischklappe.

Fig. 5 eine Verteilerklappe, die auf eine konvexe Ausstülpung einer Gehäusewand aufgesetzt ist.

In Fig. 1 ist eine Verteilerklappe 1 für eine Luftverteilervorrichtung für die Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die Verteilerklappe 1 ist in den als Innenraum geformten Einbauraum 2 eines schematisch dargestellten Gehäuses 3 eingebaut. In der Wandung 4 des Innenraums 2 mündet einerseits ein Luftzufuhrkanal 5 und andererseits in der in Strömungsrichtung (Pfeil A) dem Luftzufuhrkanal 5 gegenüberliegenden Wandung 4a ein Luftabfuhrkanal 6. Durch die in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Luftkanäle 5 und 6 ist ein gradliniger Strom der Luft (Pfeile A und B) gewährleistet. Die Verteilerklappe 1 ist bezüglich der Drehachse 7, die gleichfalls eine Symmetrieachse darstellt, drehbar (Pfeil C) in dem Gehäuse 3 gelagert. Sie wird über einen Stellmotor 8 in der Art der bekannten Mikromotoren stufenlos angetrieben und läßt sich endlos d. h. ohne Anschlag um die Drehachse 7 drehen. Die Verteilerklappe 1 hat eine kalottenförmige Klappenwand 9, die etwa parallel und mit geringen Abstand zur Wandung 4a des Gehäuses 3 angeordnet ist. Gegen die Wandung 4 ist die Verteilerklappe 1 durch eine Schaumstoffdichtung 10 abgedichtet.

In die Klappenwand 9 ist eine Durchlaßöffnung 11 eingebracht, durch die der Luftstrom A vom Luftzufuhrkanal 5 in den Luftabfuhrkanal 6 gelangt. Nach Drehung der Leitklappe 1 wird die Durchlaßöffnung 11 von der Wandung 4a verschlossen, so daß der Luftstrom von A nach B unterbrochen ist.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Leitklappe 12 mit zwei der Drehachse 7 gegenüberliegenden Durchlaßöffnungen 13 und 14, die symmetrisch zur Drehachse 7 in die Klappenwand eingebracht sind. In Fig. 3 ist eine Leitklappe 15 dargestellt, die ebenfalls zwei Durchlaßöffnungen 16 und 17 aufweist, wobei diese in unterschiedlichem radialem Abstand 18 und 19 zur Drehachse 7 in die Klappenwand 8 eingebracht sind und sich in einem Bereich 20 umfangsmäßig überlappen. Eine der Durchlaßöffnungen 16 oder 17 versorgt den Defrostkanal, die andere beispielsweise den Zentralkanal oder den Fußraumkanal mit einem regulierbaren Luftstrom.

In Fig. 4 ist eine in einem Gehäuse 21 drehbar gelagerte Leitklappe 22 mit zwei Durchlaßöffnungen 23 und 24 für zwei Auslaßkanäle 25 und 26 gezeigt. Die Leitklappe 22 hat die Form einer Kuppel und ist aus Kunststoff. An der konvexen Außenseite koaxial zur Drehachse 27 ist eine Antriebswelle 28 angespritzt, an der die Welle des Motors 8 angreift. Koaxial in Strömungsrichtung vor der Leitklappe 22 ist eine weitere Leitklappe 29 angeordnet, die unabhängig verdrehbar ist. Der Zwischenraum 30 zwischen beiden Klappen 22 und 29 bildet einen Mischraum in den zwei Luftströme D und E unterschiedlicher Temperatur einleitbar sind. Durch Drehung der Leitklappe 29 werden je nach der einzustellenden Temperatur die Mündungsöffnungen 31 und 32 der Zuluftkanäle verschlossen. Zur Freigabe der Mündungsöffnungen 31 und 32 sind in der Leitklappe 29 Durchlaßöffnungen 33 vorgesehen.

Jede der dargestellten Verteilerklappen bildet einen an seiner Grundfläche offenen rotationssymmetrischen Hohlkörper mit einer konvexen Klappenwand, die in einer entsprechend konkav geformten Wandung des Gehäuseinnenraumes einliegt und gegen diese abgedichtet ist. Die in den Figuren dargestellten Leitklappen können bei Bedarf auch so in das Gehäuse eingebaut werden, daß der Zustrom die konvexe Oberfläche der Leitklappe beaufschlagt.

In Fig. 5 ist eine Verteilerklappe 34 dargestellt, die halbschalenförmig ausgebildet ist und von Außen auf eine konvexe Ausstülpung der Wand 36 des Gehäuses 35 aufgesetzt ist. In der Ausstülpung münden zwei Luftleitkanäle 38, die durch Rotation der Verteilerklappe 34 verschließbar sind. In die Verteilerklappe 34 sind Öffnungen 39 eingebracht, die in der entsprechenden Stellung den Durchlaß des Luftstroms ermöglichen. An die konvexe Außenseite Verteilerklappe 34 ist koaxial zur Drehachse ein zylindrischer Ansatz 37 angeformt der an seinem inneren Umfang einen Zahnkranz 40 trägt. In den Zahnkranz 40 greift ein Zahnrad 41 das auf die Welle 42 eines am Gehäuse 35 angebrachten Mikromotors 43 aufgesteckt ist. Mittels des Mikromotors ist die Drehung der Verteilerklappe 34 möglich. Die Verteilerklappe 34 kann auch direkt auf die Antriebswelle aufgesteckt werden.

Claims (12)

1. Verteilerklappe (1) für eine Luftverteilervorrichtung, insbesondere für Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, die in einem Einbauraum (2) eines mindestens einen Luftzufuhr- (5) und mindestens einen Luftabfuhrkanal (6) umgebenden Gehäuses (3) gelagert ist und über deren Stellung die Stärke des vom Luftzufuhrkanal (5) in den Luftabfuhrkanal (6) strömenden Luftstromes einstellbar ist, wobei die Verteilerklappe (1) eine Klappenwand (9) aufweist, die parallel zu einer Wandung (4) des Gehäuses (3) beweglich angeordnet ist und mit der durch Drehung der Verteilerklappe (1) mindestens einer der in die Wandung (4) des Einbauraumes (2) mündenden Luftkanäle verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand (9) entsprechend einer Teilfläche entweder eines Kegelmantels oder einer konvex gewölbten Oberfläche einer Kugel oder eines anderen Rotationskörpers geformt ist und daß die Klappenwand (9) um die Rotationsachse drehbar gelagert ist.

2. Verteilerklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand mindestens eine Durchlaßöffnung (11) in ihrer Stirnfläche aufweist, durch die der Luftstrom zwischen mindestens einem Luftzufuhrkanal (5) und mindestens einem Luftabfuhrkanal (6) hindurchtritt.

3. Verteilerklappe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerklappe (1) mit der Klappenwand (9) einen an seiner Grundfläche offenen rotationssymmetrischen insbesondere kuppelförmigen oder kalottenförmigen Hohlkörper bildet.

4. Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand (9) in einer entsprechend rotationssymmetrisch insbesondere konkav oder konvex geformten Wandung (4) des Gehäuseinnenraumes (2) einliegt und gegen diese abgedichtet ist.

5. Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerklappe so angeordnet ist, daß der Luftstrom aus dem Luftzufuhrkanal etwa parallel zur Drehachse in die offene Grundfläche einströmt und mit der Durchlaßöffnung in den oder die Luftabfuhrkanäle einleitbar ist.

6. Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerklappe (1) stufenlos und endlos drehbar gelagert ist.

7. Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand (9) mehrere Durchlaßöffnungen (11, 13, 14) aufweist, mit denen der Luftstrom in den Defrostkanal, den Zentralkanal und/oder den Fußraumkanal einleitbar ist.

8. Verteilerklappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (11, 13, 14) symmetrisch verteilt in die zur Wandung (4) des Gehäuses gerichteten stirnseitigen Klappenwand (9) eingebracht sind.

9. Verteilerklappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Durchlaßöffnungen (11, 13, 14) in jeweiligem radialem Abstand zur Drehachse in die Klappenwand (9) eingebracht sind, die sich teilweise umfangsmäßig überlappen.

10. Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwand (9) aus Kunststoff ist, wobei in der Drehachse ein Antriebsteil insbesondere eine Welle (28), ein Zahnkranz oder ein Zahnrad angespritzt ist.

11. Luftverteilervorrichtung mit einer Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Verteilerklappen (29, 39) koaxial hintereinander und unabhängig voneinander verdrehbar im Gehäuse gelagert sind.

12. Luftverteilervorrichtung mit einer Verteilerklappe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerklappe (34) von außen auf eine mindestens eine Mündungsöffnung eines Luftleitkanals (38) aufweisende Ausstülpung (36) eines Gehäuseteiles (35) aufgesetzt ist.