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Die Erfindung betrifft eine Beduftungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zweckmäßigerweise eine Beduftungsvorrichtung für ein Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges oder für ein HVAC-Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges.
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Derartige Beduftungsvorrichtungen für Klimageräte oder für HVAC-Klimageräte kommen üblicherweise zum Beduften eines Kraftfahrzeuginnenraums eines Straßenkraftfahrzeuges zum Einsatz. Die in Fachkreisen gängige Abkürzung „HVAC“ bezeichnet dabei ein „Heating-Ventilating and Air Conditioning Device“ zu Deutsch etwa ein „Heizungs-Lüftungs- und Klimagerät“, also ein Gerät zum Konditionieren von beispielsweise Raumluft. Der Begriff „Konditionieren“ meint in diesem Kontext, dass die Temperatur, Feuchtigkeit, Reinheit, Duft und die Zusammensetzung von beispielsweise Raumluft durch ein HVAC-Klimagerät steuerbar oder regelbar ist.
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In der
DE 10 2010 025 644 A1 ist eine Luftsteuervorrichtung beschrieben, die zur Luftverteilung, -umlenkung und/oder -drosselung für Klimaanlagen dient. Sie ist mit einer Klappe ausgestattet, deren Neigungswinkel zu einer in einer Hauptströmungsrichtung anströmenden Luft mit Hilfe eines Aktuatorantriebs einstellbar ist. Dabei ist der Aktuatorantrieb von einer Feder gebildet, deren temperaturabhängige Winkelstellung auf eine Winkelstellung der Klappe umgesetzt ist.
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Ferner ist aus der
DE 10 2006 043 424 A1 ein Hebelmechanismus und ein Verfahren zum Ändern einer Stellung einer Fahrzeugklappe bekannt, wobei der Hebelmechanismus mit einem Basiskörper, einem in einem Lager des Basiskörpers drehbar gelagerten Hebel und einem ersten und einem zweiten Draht ausgerüstet ist. Der Draht und der Hebel sind zumindest teilweise aus einer thermischen Formgedächtnislegierung ausgebildet und unabhängig voneinander beheizbar gestaltet, wobei sie bei einer Beheizung ihre Form verändern. Ein Klappenmechanismus für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Verändern einer Stellung einer Fahrzeugklappe sind ebenfalls beschrieben.
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Weiterhin beschreibt die
DE 10 2015 111 908 A1 eine Klappe, die zwei Klappenelemente umfasst, die ein flächiges Bauteil umfassen mit dem eine Öffnung verschließbar ist, wobei die Klappenelemente, durch eine Achse, deren Enden in eine Nut greifen, dreh- und verschiebbar sind. Die zwei Klappenelemente sind jeweils an einem Ende des flächigen Bauteils in einem Gelenkbereich miteinander flexibel verbunden. Ferner sind die Klappenelemente durch ein Antriebselement aus einem Material mit Formgedächtniseigenschaften antreibbar gestaltet. Ferner ist eine Verwendung der Klappe zur Steuerung einer Klimaanlage beschrieben.
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In der
DE 10 2016 118 076 A1 ist eine verformbare Klappe zum Schließen und Öffnen eines Luftführungskanals und eine Luftführungsanordnung beschrieben. Eine verformbare Klappe zum Schließen und Öffnen eines Luftführungskanals für ein Heiz- und Klimagerät, wobei die Klappe derart verformbar ausgebildet ist, dass der Querschnitt der Klappe sowohl eine Kreisform als auch mehrere unterschiedliche ovale Formen mit unterschiedlichen Ausrichtungen und Erstreckungen von Haupt- und Nebenachse annehmen kann, so dass eine im oder am Luftführungskanal ausgebildete Öffnung mit der Klappe wahlweise vollständig verschlossen oder in unterschiedlichem Maße geöffnet werden kann. Des Weiteren ist eine Luftführungsanordnung für ein Heiz- und Klimagerät beschrieben, die eine solche Klappe umfasst.
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Weiterhin ist in der
DE 40 09 520 C2 ein Verschlußorgan in einem Luftführungskanal beschrieben, insbesondere eine Klappe. Hierbei ist das Verschlußorgan in einem Luftführungskanal einer Heiz- oder Klimaanlage von Kraftfahrzeugen angeordnet und durch ein sich an dem Verschlußorgan abstützenden, lufttemperaturabhängig seine Form ändernden, einen Bypass zum Verschlußorgan freigebenden Element gebildet.
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Zur Betätigung von Klappen in Klimageräten eines Straßenkraftfahrzeuges oder in HVAC-Klimageräten eines Straßenkraftfahrzeuges werden heutzutage verschiedene antriebsmäßig mit den Klappen verbundene Aktuatoren eingesetzt, unteranderem elektromotorische Aktuatoren oder auf dem Formgedächtniseffekt von Formgedächtniswerkstoffen basierende Aktuatoren. Im Rahmen der üblichen Weiterentwicklung ist man bestrebt, die bekannten Aktuatoren zu optimieren. Allen Bestrebungen bei der Aktuatoren-Optimierung gemein ist, den zur Verfügung gestellten Bauraum optimal auszunutzen bzw. den Bauraumbedarf zu senken.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform einer Beduftungsvorrichtung bereitzustellen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der Beschreibung.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, eine Klappe oder mehrere Klappen einer Beduftungsvorrichtung, insb. für ein Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges oder für ein HVAC-Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges, antriebsmäßig statt mit einem herkömmlichen Aktuator mit einem an der Klappe angeordneten Biegeelementaktuator aus einem Formgedächtnis-Werkstoff oder einem Bimetallwerkstoff auszurüsten. Das Biegeelement ermöglicht es, die Klappe im Rahmen einer Klappenbewegung zum Öffnen oder Abdecken einer Duftkartuschenöffnung einer Duftkartusche der Beduftungsvorrichtung anzutreiben. Das hat den Vorteil, dass man auf die seither zum Öffnen oder Abdecken einer Duftkartuschenöffnung verwendeten, insb. elektromotorischen, Aktuatoren verzichten kann. Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile, beispielsweise bei der elektromagnetischen Verträglichkeit der Beduftungsvorrichtung und beim benötigten Aktuator-Bauraum.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beduftungsvorrichtung, insb. für ein Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges oder für ein HVAC-Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges, mit einem ein Fluidkanalsystem aufweisenden Gehäuse, einer eine Duftkartuschenöffnung aufweisenden Duftkartusche und einer antreibbaren Klappe ausgestattet ist. Das Fluidkanalsystem umfasst mindestens einen Fluidkanal zum Leiten eines Fluidstroms aus Fluid, beispielsweise Luft. Die Duftkartusche dient zum Aufbewahren von Duftstoff oder Duftstoffen, wobei im Betrieb der Beduftungsvorrichtung durch die zum Fluidkanal ausmündende Duftkartuschenöffnung hindurch Duftstoff ausgetragen werden kann, zum Beispiel mittels eines durch den Fluidkanal strömenden Fluidstroms. Die Klappe dient zum Freigeben oder Abdecken der Duftkartuschenöffnung. Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Klappe im Rahmen einer Klappenbewegung zwischen einer die Duftkartuschenöffnung für einen Fluidstrom freigebenden Offenstellung, einer die Duftkartuschenöffnung für einen Fluidstrom fluiddicht abdeckenden Schließstellung und wenigstens einer Zwischenstellung, in der ein vorgegebener oder vorgebbarer Fluidstromanteil des Fluidstroms durch die Duftkartuschenöffnung strömen kann, betätigt werden kann. Damit wird gewährleistet, dass Duftstoff wahlweise entweder aus der Duftkartusche ausgetragen und mit dem Fluidstrom fortgenommen wird, bspw. zu Beduftungszwecken, oder in der Duftkartusche gespeichert wird. Wesentlich ist, dass die Klappe ein Klappenelement zum, insb. fluiddichten, Abdecken der Duftkartuschenöffnung in der Schließstellung, ein Trägerelement zum Anordnen des Klappenelements am Gehäuse und ein am oder im Bereich des Trägerelements fest angeordnetes Biegeelement zum elastischen Verformen des Trägerelements aufweist. Das Biegeelement besteht aus einem Formgedächtnis-Werkstoff oder einem Bimetallwerkstoff, wodurch es durch Zuführen oder Abführen eines vorgegebenen oder vorgebbaren Wärmestroms zu einer Längenänderung angetrieben werden kann, insb. einer Verkürzung oder Verlängerung. Da das Trägerelement am Biegeelement angeordnet ist, kann eine Längenänderung des Biegeelements in einer elastischen, vollständig reversiblen, Verformung und/oder Auslenkung des Trägerelements resultieren. Durch die Verformung und/oder Auslenkung des Trägerelements wiederum ist das Klappenelement betätigt, so dass insgesamt eine Klappenbewegung realisiert ist. Im Ergebnis kann eine auf dem Formgedächtniseffekt basierende Klappe bereitgestellt werden.
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Die Beduftungsvorrichtung kann darüber hinaus eine Luftfördereinrichtung, Funktionselemente zum Ansaugen von Luft, eine Luftreinigung, Luftführungen, Umlenkungen und Austragselemente sowie ggf. Sensoren und Steuer- und Regeleinrichtungen umfassen.
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Zweckmäßigerweise kann das Klappenelement einstückig ausgeführt sein. Es ist allerdings bevorzugt, wenn das Klappenelement mehrteilig ausgeführt ist. Beispielsweise hat das Klappenelement einen Basiskörper und ein daran angeordnetes Dichtelement, insb. ein zwei oder mehr-komponentiges Dichtelement. Das Dichtelement kann, vorzugsweise in der Schließstellung der Klappe, berührend und fluiddicht am Gehäuse der Beduftungsvorrichtung oder am Gehäuse der Duftkartusche anliegen.
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Weiter zweckmäßigerweise kann die Beduftungsvorrichtung oder die Klappe ein Thermoelement zum Zu- oder Abführen eines Wärmestroms zum oder vom Biegeelement, insbesondere zum Wärmen und/oder Kühlen des Biegeelements, umfassen. Damit kann sozusagen ein Wärmestrom zum Biegeelement hin oder vom Biegeelement weg vorgegeben werden, so dass die Klappe im Rahmen der Klappenbewegung betätigbar ist.
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Das Thermoelement kann seinerseits zum Bereitstellen von Wärme zum Wärmen des Biegeelements über einen oder mehrere elektrische Leiter verfügen, die zweckmäßigerweise berührend am oder im Bereich des Biegeelements angeordnet sind, exemplarisch stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig. Die elektrischen Leiter können sich bei Stromführung infolge elektrischen Widerstands selbst erwärmen, so dass sich auch das Biegeelement, bspw. infolge von Wärmekonvektion, erwärmt. Das Biegeelement kann sich dadurch zweckmäßigerweise in Richtung seiner Hauptausdehnung und vorzugsweise in beiden Querrichtungen dazu verkürzen. Damit kann wiederum das Trägerelement zu einer Verformung oder Auslenkung angetrieben werden, was in der Klappenbewegung der Klappe mündet.
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Vorzugsweise können die elektrischen Leiter vollständig berührend am Biegeelement angeordnet sein. Alternativ kann zwischen den elektrischen Leitern und dem Biegeelement eine Haftvermittlerschicht angeordnet werden, um die Haftung zu verbessern, jedenfalls sind die Leiter und das Biegeelement zumindest thermisch kontaktiert.
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Denkbar ist auch, dass das Thermoelement zum Wärmen des Biegeelements über einen oder mehrere Kaltleiter, insbesondere PTC-Elemente (Positive Temperatur Coefficient Thermister), oder Schichtwiderstände oder Drähte oder Spulen verfügt. Sie können jeweils am oder im Bereich des Biegeelements berührend oder mit spaltabstand angeordnet sein. Jede genannte Komponente kann sich bei Stromführung erwärmen, um so das Biegeelement gezielt zu erwärmen, so dass eine wärmebedingte Längenänderung des Biegeelements, insb. eine Verlängerung oder Verkürzung, bereitzustellen. Im Ergebnis kann die Klappe im Rahmen der Klappenbewegung bewegt werden.
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Zweckmäßigerweise kann das Thermoelement zum direkten Wärmen des Biegeelements durch das Biegeelement selbst und durch einen Stromanschluss am Biegeelement zum Beaufschlagen des Biegeelements mit Strom gebildet sein. Auch hier wird sich das Biegeelement bei Stromführung infolge elektrischen Widerstands erwärmen, so dass sich das Biegeelement der Länge nach verlängert oder verkürzt, um so die Klappe zur Klappenbewegung anzutreiben.
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Insbesondere kann das Thermoelement zum Kühlen des Biegeelements über einen am oder im Bereich des Biegeelements angeordneten Kühl-Kaltleiter, insbesondere PTC-Elemente (Positive Temperatur Coefficient Thermister) verfügen.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Beduftungsvorrichtung zur Steuerung oder zur Regelung des Thermoelements mit einem Temperatursensor ausgerüstet ist, der zum Messen einer Temperatur des Biegeelements und zur Weitergabe eines Temperaturmesssignals an eine Thermoelement-Steuerung zur Steuerung des Thermoelements geeignet ist. Der Temperatursensor ist zweckmäßigerweise am Gehäuse oder an der oder im Bereich um die Klappe angeordnet.
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Bevorzugt ist es, wenn der Formgedächtnis-Werkstoff eine Formgedächtnis-Legierung ist, insbesondere eine Nitinol-Legierung oder eine Nickel-Titan-Legierung.
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Vorzugsweise kann die Klappe zu ihrer Betätigung im Rahmen der Klappenbewegung weiterhin eine Schließanordnung umfassen, die die Klappe, insbesondere das Klappenelement, zum fluiddichten Verschließen des Fluidkanals in der Schließstellung mit einer vorgegebenen oder vorgebaren Schließkraft beaufschlagt. Dazu kann die Schließanordnung ein Zusatzgewichtelement und/oder eine Federelement oder eine Hebel-Feder-Anordnung umfassen.
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Der Erfinder hat ferner erkannt, dass es von Vorteil ist das Biegeelement aus einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung von aktiven Biegeelementen aus einem Formgedächtnis-Werkstoff oder einem Bimetallwerkstoff herzustellen.
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Zum Betätigen der Klappe in eine Zwischenstellung oder die Offenstellung kann entweder eine Erwärmung des Biegeelements auf einmal, sozusagen an jedem Ort der Klappe mit demselben Temperaturgradient, oder sequenziell, also sozusagen an unterschiedlichen Orten der Klappe mit unterschiedlichen Temperaturgradienten, erfolgen.
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Zweckmäßigerweise kann das Biegeelement innerhalb der Klappe, insbesondere innerhalb des Klappenelements, eingebettet sein, wozu sich beispielsweise ein Spritzgussverfahren eignen könnte.
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Weiter zweckmäßigerweise kann das Biegeelement auf der dem Dichtbereich abgewandten Seite des Fluidkanals angeordnet sein, wobei dass auf der dem Dichtbereich abgewandten oder zugewandten Seite ein Dichtmittel an der Klappe angeordnet ist.
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Vorzugsweise kann das Trägerelement zwei zueinander entgegengesetzt orientierte freie Trägerenden und dazwischen einen Trägerbasiskörper aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, wenn das Trägerelement mittels des einen freien Trägerendes am Gehäuse angeordnet ist, beispielsweise stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig. Weiterhin ist das andere freie Trägerende am Klappenelement angeordnet, vorstellen kann man sich hier ebenfalls eine stoffschlüssige, eine kraftschlüssige oder formschlüssige Anordnung. Jedenfalls kann das Biegeelement am zwischen den freien Trägerenden liegenden Trägerbasiskörper, zweckmäßigerweise berührend, angeordnet sein.
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Zweckmäßig ist weiterhin, wenn entlang der Hauptausdehnung des Trägerelements eine, insbesondere eine die beiden freien Trägerenden durchstechende, Trägerlängsachse definiert ist. Weiterhin kann zwischen das Biegeelement und das Trägerelement oder lediglich an das Trägerelement ein Zwischenelement angeordnet sein, beispielsweise stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig. Jedenfalls liegt das Zwischenelement jeweils am Biegeelement und am Trägerelement quer zur Trägerlängsachse spaltfrei an oder am Trägerelement spaltfrei an.
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Insbesondere kann das Zwischenelement mehrteilig und aus zwei oder mehr Zwischenelementkörpern gebildet sein. Die Zwischenelementkörper können sich in Richtung der Trägerlängsachse aneinanderreihen, wobei zweckmäßigerweise in Richtung der Trägerlängsachse zwischen zwei oder allen Zwischenelementkörpern ein, insbesondere mit luftgefüllter, vakuumgefüllter oder fremdmaterialgefüllter, Zwischenpalt gebildet ist.
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Zweckmäßigerweise können das Trägerelement und das Zwischenelement mit zueinander unterschiedlichen mechanischen Steifigkeiten oder mit zueinander unterschiedlichen E-Moduln ausgestattet werden.
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Weiter zweckmäßigerweise kann an der Klappe eine Drahtfixierung oder eine Führung angeordnet sein, nämlich um eine Krümmung des Trägerelements und des Biegeelements zu erreichen.
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Weiterhin können das Trägerelement und das Biegeelement so aneinander berührend angeordnet sein, dass eine Biegung des Biegeelements zu einer Biegung des Trägerelements führt, sozusagen zu einer gemeinsamen Biegung.
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Zweckmäßigerweise ist das Klappenelement und/oder das Trägerelement aus einem der folgenden Kunststoffe hergestellt: Thermoplast, Blend, Polypropylen, Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethyleneterephthalate (PET), Polybutyleneterephthalate (PBT) oder Polyvinylchlorid (PVC); POM, PA, PPS, PK, ABS, PC.
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Zweckmäßigerweise bilden das Trägerelement und das Biegeelement oder die Klappe einen Biegeaktuator. Der Biegeaktuator kann aus einem Formgedächtniswerkstoff oder einem Bimetall hergestellt sein und mittels Wärmeeintrag zu einer Längenänderung bzw. einer Verformung angetrieben werden. Der Wärmeeintrag kann exemplarisch mittels eines an der Klappe angeordneten Stromanschlusses erfolgen, so dass durch Stromdurchflutung der Klappe eine werkstoffwiderstandsbedingte Erwärmung der Klappe und/oder des Biegeaktuators erfolgt. Ferner kann die Erwärmung des Biegeaktuators durch eine indirekte Erwärmung, beispielsweise über PTC-Elemente oder dergleichen, realisiert sein. Diesen Gestaltungsgedanken ist gemein, dass sie zu einer thermisch aktivierten Längenänderung bzw. einer Verformung der Klappe führen, so dass sich diese im Rahmen der Klappenbewegung gezielt hin und her betätigen lässt.
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Im Rahmen von zahlreichen Versuchen haben sich die nachfolgenden optional anwendbaren Gestaltungsoptionen als vorteilhaft erwiesen:
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Größe der Klappe:
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Die Klappe kann den Luftpfaden und Einsatzort entsprechen: Der Biegeaktuator kann die Klappe darstellen. Der Klappe können zur Optimierung der Klappenfunktion Dichtmittel einstückig oder mehrstückig angefügt sein. Eine oder mehrere Dichtbereich pro Klappe sind möglich.
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Anzahl der Biegeelemente:
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Die Klappe kann wenigstens ein Formgedächtnis-Werkstoff oder Bimetall Biegeelement umfassen. Dieses kann als Draht gestaltet sein. Der Biegeaktuator kann als Öffnungs-Schließ-Element gestaltet sein. Der Draht kann umgelenkt sein.
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Lage und Material der Biegeelemente:
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Das oder die Biegeelemente können innerhalb des Klappenkörpers, bevorzugt auf der dem Dichtbereich abgewandten Seite, angeordnet sein, wobei die Dichtmittel vorzugsweise auf der Seite mit der größeren Krümmung angeordnet sind. Ferner sind diskrete Bereiche, die abwechselnd aufeinander folgen, möglich, wobei sich Bereich mit größere und kleinere Steifigkeit abwechseln. Ferner sind Materialien mit abwechseln und unterschiedlichen E-Modulen möglich.
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Die erwähnten Dichtmittel können von beliebiger Kontur sein:
- Z-, U-, C-, L- oder y-förmig und aus Weich-Komponenten wie Kunststoffen wie beispielsweise Thermoplaste, Blends, Polypropylen, Polytetrafluoroethylene, Polyethyleneterephthalate, Polybutyleneterephthalate oder PVC. Optional können sie als 1K oder 2K- oder Mehr-K-Teil vorzugsweise in Hart-Weich Kombinationen ausgeführt sein.
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Zweckmäßigerweise kann das Biegeelement als Formgedächtnis-Legierungs-Draht realisiert sein.
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Weiter zweckmäßigerweise kann das Biegeelement integral am Trägerelement angeordnet sein, insb. als Drahtaktuator oder Bimetall.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Trägerelement ein Biegeelement bildet, insb. ein Drahtaktuator oder ein Bimetall.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise eine Beduftungsvorrichtung für ein Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges, mit einem ein Fluidkanalsystem aufweisenden Gehäuse, wobei das Fluidkanalsystem mindestens einen Fluidkanal zum Leiten eines Fluidstroms umfasst, mit einer Klappe zum Freigeben oder Sperren eines Fluidstroms durch eine Duftkartuschenöffnung einer Duftkartusche, wobei die Klappe im Rahmen einer Klappenbewegung zwischen einer einen Fluidstrom freigebenden Offenstellung, einer einen Fluidstrom fluiddicht sperrenden Schließstellung und einer Zwischenstellung, in der ein vorgegebener oder vorgebbarer Fluidstromanteil des Fluidstroms durch die Duftkartuschenöffnung in die Duftkartusche strömen kann, um Duftstoff wegzutragen. Die Klappe hat dabei: ein Klappenelement zum Verschlie-ßen der Duftkartuschenöffnung, ein Trägerelement zum Anordnen des Klappenelements am Gehäuse, ein Biegeelement zum Verformen des Trägerelements, um das Klappenelement zwischen der Offenstellung, der Schließstellung und einer Zwischenstellung zu betätigen. Wesentlich für die Erfindung ist, dass das Biegeelement aus einem Formgedächtnis-Werkstoff oder einem Bimetallwerkstoff hergestellt und durch das Zu- oder Abführen eines Wärmestroms zu einer Längenänderung antreibbar ist, mittels der das Trägerelement elastisch verformbar ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Klappe einer Beduftungsvorrichtung für ein Klimagerät, wobei die Klappe eine Schließstellung einnimmt,
- 2 in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Klappe aus 1, allerdings ist die Klappe in eine von der Schließstellung abweichende Zwischenstellung oder eine Offenstellung betätigt,
- 3 in einer Seitenansicht die Klappe aus 2 in Blickrichtung eines dort eingetragenen Pfeils III, wobei die Klappe in eine Offenstellung betätigt ist, wobei zur besseren Nachvollziehbarkeit eine Zwischenstellung und eine Schließstellung der Klappe jeweils punktiert angedeutet sind,
- 4 in einem punktiert umrahmten Ausschnitt ein vergrößertes Detail aus 3,
- 5 in einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe einer Beduftungsvorrichtung, wobei die Klappe in eine Offenstellung und einer Schließstellung illustriert ist und wobei ein Biegeelement als Formgedächtnis-Legierungs-Draht realisiert ist,
- 6 in einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe einer Beduftungsvorrichtung, wobei die Klappe in eine Offenstellung und einer Schließstellung illustriert ist und wobei ein Trägerelement durch ein Biegeelement gebildet ist.
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Die 1 bis 4 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer stark vereinfachten Beduftungsvorrichtung 1 für ein Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges oder für ein HVAC-Klimagerät eines Straßenkraftfahrzeuges.
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In den 1 und 2 kann man die Beduftungsvorrichtung 1 für ein Klimagerät in einer perspektivischen Ausschnittsansicht erkennen, wobei die Beduftungsvorrichtung 1 ein mittels strichpunktierten Linien angedeutetes Gehäuse 3 aufweist, das seinerseits ein Fluidkanalsystem 2 hat oder bildet. Das Fluidkanalsystem 2 umfasst mindestens einen Fluidkanal 4 mit lichtem Strömungsquerschnitt. Durch den Fluidkanal 4 hindurch kann ein Fluid unter Ausbildung eines Fluidstrom 5, insbesondere ein Fluidvolumenstrom oder ein Fluidmassestrom, strömen; der Fluidstrom 5 ist in 2 und 3 durch einen Pfeil angedeutet. Die dort durch die Pfeilspitze des Pfeils angedeutete Strömungsrichtung könnte auch umgekehrt realisiert sein. Zur Steuerung oder Regelung des durch den Fluidkanal 4 hindurchströmenden Fluidstroms 5 verfügt die Beduftungsvorrichtung 1 weiterhin über eine in den 1 bis 3 einheitlich mit dem Bezugszeichen 6 beschriftete Klappe.
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Die 3 zeigt in einer Seitenansicht die Klappe 6 aus 2 in Blickrichtung eines dort eingetragenen Pfeils III. Die Klappe 6 ist zur Steuerung oder Regelung betätigbar, insbesondere quer zur Strömungsrichtung elastisch flexibel, gestaltet und kann zum Freigeben oder Sperren des Fluidstroms 5 im Fluidkanal 4 im Rahmen einer Klappenbewegung 7 zwischen einer den Fluidkanal 4 für den Fluidstrom 5 freigebenden Offenstellung 8, siehe insb. auch 2, und einer den Fluidkanal 4 für einen Fluidstrom 5 fluiddicht sperrenden Schließstellung 9, siehe ins. auch 1, hin und her betätigt werden. Ferner kann die Klappe 6 in wenigstens eine Zwischenstellung 10 betätigt werden, in der ein vorgegebener oder vorgebbarer Teilfluidstrom des Fluidstroms 5 durch den Fluidkanal 4 strömen kann. In den 2 und 3 ist jeweils ein punktierter Ausbruch der Klappe 6 in einer denkbaren Zwischenstellung 10 angeordnet.
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Um die Betätigung der Klappe 6 im Rahmen der Klappenbewegung 7 zu ermöglichen hat die Klappe 6 ein Klappenelement 11, das zum fluiddichten Verschließen des Fluidkanals 4 in der Schließstellung 9 dient, ein Trägerelement 12, das zum Anordnen und Tragen des Klappenelements 11 am Gehäuse 3 dient, und ein am oder im Bereich des Trägerelements 12 angeordnetes Biegeelement 13 zum elastischen Verformen des Trägerelements 12, siehe hier die 1 bis 3. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Biegeelement 13 vollständig oder zumindest teilweise aus einem Formgedächtnis-Werkstoff oder einem Bimetallwerkstoff hergestellt und durch das Zu- oder Abführen eines in den 1 bis 4 mit dem Bezugszeichen 27 beschrifteten Wärmestroms zu einer Längenänderung antreibbar ist, mittels der das Trägerelement 12 elastisch verformbar ist, so dass das Klappenelement 11 und damit die Klappe 6 im Rahmen der Klappenbewegung 7 betätigt ist.
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Weiterhin zeigt die 4 in einem punktiert umrahmten Ausschnitt ein vergrößertes Detail aus 3. Zu erkennen ist, dass das Trägerelement 12 zwei zueinander entgegengesetzt orientierte freie Trägerenden 21 und dazwischen einen Trägerbasiskörper 22 aufweist, wobei das Trägerelement 12 entlang seiner Hauptausdehnung eine Trägerlängsachse 23 definiert. Während das Trägerelement 12 mittels des einen freien Trägerendes 21 am Gehäuse 3 angeordnet ist, ist das andere freie Trägerende 21 am Klappenelement 11 angeordnet. Am dazwischenliegenden Trägerbasiskörper 22 ist das Biegeelement 13 angeordnet. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung und zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ist zwischen dem Biegeelement 13 und dem Trägerkörper 12 beidseits berührend anliegend ein Zwischenelement 24 aus Zwischenelementkörpern 25 angeordnet. Die Zwischenelementkörper 25 reihen sich in Richtung der Trägerlängsachse 23 aneinander, wobei zweckmäßigerweise in Richtung der Trägerlängsachse 23 zwischen zwei oder allen Zwischenelementkörpern 25 ein Zwischenspalt 26 gebildet ist.
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Die Komponenten des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels haben, soweit sie in funktioneller und/oder gestalterischer Hinsicht mit den Komponenten nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ähnlich oder identisch sind, dieselben Bezugszeichen erhalten, wie in 1, um Wiederholungen einzusparen.
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In der 5 ist anhand einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe 6 einer Beduftungsvorrichtung 1 gezeigt, wobei die Klappe 6 in einer Offenstellung 8 und in einer mit punktierten Linien angedeuteten Schließstellung 9 illustriert ist. Das Biegeelement 13 der Klappe 6 ist als Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 realisiert und kann die Klappe 6 im Rahmen der Klappenbewegung 7, basierend auf einer auf den Formgedächtniseffekt zurückgehenden Längenänderung, wahlweise hin und her betätigen. Der Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 hat vorzugsweise einen drahtartigen Drahtkörper runden Querschnitts, wobei der Drahtkörper zweckmäßigerweise zwei entgegengesetzte freie Enden bildet oder hat. Man kann anhand der 5 weiterhin erkennen, dass die beiden freien Enden des Drahtkörpers des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 etwa auf gleicher Höhe, insb. mit identischem Abstand zu einem freien Ende des Trägerelements 12, am Trägerelement 12 ortsfest fixiert sind. Um eine durch die Zufuhr oder Abfuhr eines vorgegebenen oder vorgebbaren Wärmestroms zum Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 bedingte Verformung oder Auslenkung des Trägerelements 12 zu realisieren, ist weiterhin vorgesehen, dass der Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 über einen am Trägerelement 12 ortsfest angeordneten kreiszylindrischen Umlenkkörper 29, insb. schlaufenartig und berührend, geführt ist. Das hat den Vorteil, dass sich die Spannung im Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 reduziert und dass mehr Dehnung bereitgestellt ist. Zudem kann der Bauraum reduziert sein. Damit greift der Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 an zwei Stellen an das Trägerelement 12, so dass eine wärmegradientenbedingte Längenänderung des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 zu einer Auslenkung bzw. Verformung des Trägerelements 12 führt. Durch die besondere Anordnung des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 am Trägerelement 12 erreicht man in vorteilhafter Weise auch, dass die freien Enden des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 etwa auf gleicher Höhe, insb. mit identischem Abstand zu einem freien Ende des Trägerelements 12, und relativ eng beieinander, d.h. mit einem Spaltabstand von 1 mm oder weniger oder berührend, am Trägerelement 12 fixiert sind, wodurch man im Rahmen einer Montage des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 praktisch lediglich eine einzige Fügestelle bedienen muss. Dadurch ist der Einsatz des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 relativ kostengünstig.
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In der 5 kann man weiterhin erkennen, dass sich der Aufbau der Beduftungsvorrichtung 1 von dem des vorherigen Ausführungsbeispiels unterscheidet. Nun ist nämlich vorgesehen, dass ein Gehäuse 3 der Beduftungsvorrichtung 1 ein Fluidkanal 4 aufweisendes Fluidkanalsystem 2 und darüber hinaus wenigstens eine einzige Duftkartusche 28 hat. Während der Fluidkanal 4, wie zuvor, zum Führen eines Fluidstroms 5 dient, beherbergt die Duftkartusche 28 einen oder mehrere Duftstoffe zum Beduften, insb. eines stromab angeordneten Innenraums. Die Duftkartusche 28 ist dabei zweckmäßigerweise austauschbar im Gehäuse 3 gehalten. Der oder die Duftstoffe können durch mindestens eine in den Fluidkanal 4 mündende Duftkartuschenöffnung hindurch aus der Duftkartusche 28 in den Fluidkanal 4 gelangen. Um den Duftstoff zügig bereitstellen bzw. verteilen zu können, kann zweckmäßigerweise ein durch den Fluidkanal 4 strömender Fluidstrom 5 so geführt werden, dass der gesamte Fluidstrom 5 oder wenigstens ein Fluidstromanteil des Fluidstroms 5 durch die Duftkartuschenöffnung hindurch in die Duftkartusche 28 gelangt. Dort wird der Fluidstrom 5 mit Duftstoff beladen bzw. führt Duftstoff mit, so dass der dann stromab mit dem Bezugszeichen 5a beschriftete mit Duftstoff beladene Fluidstrom durch die Duftkartuschenöffnung zurück in den Fluidkanal 4 strömen kann.
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Zur Steuerung und/oder Regelung der Duftstoffbeladung des Fluidstroms 5a kann die Klappe 6 mittels des oben beschriebenen Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30 im Rahmen der Klappenbewegung 7 bewegt werden, wobei die Klappe 6 entweder in die Schließstellung 9 bewegt ist, um die Duftkartuschenöffnung fluiddicht abzudichten, so dass kein Duftstoff aus der Duftkartusche 28 gelangen kann, oder in die Offenstellung 8 bewegt ist, in der durch die Duftkartuschenöffnung Fluid in die Duftkartusche 28 strömt, so dass beim vorbeiströmen oder durchströmen der Duftkartusche 28 Duftstoff abgeführt werden kann.
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Man kann sich ferner vorstellen, den Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 als Formgedächtnis-Biegefeder oder Bimetall-Feder zu realisieren. Es muss ferner Erwähnung finden, dass sich der Formgedächtnis-Legierungs-Draht 30 verkürzen kann, z.B. durch Erwärmung bei Stromfluss infolge des elektrischen Widerstands des Formgedächtnis-Legierungs-Drahts 30.
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In der 6 ist in einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe 6 einer Beduftungsvorrichtung 1 dargestellt, wobei die Klappe 6 erneut eine Offenstellung 8 und eine Schließstellung 9 einnimmt. Wie zuvor sind die Komponenten des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels, soweit sie in funktioneller und/oder gestalterischer Hinsicht mit den Komponenten nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ähnlich oder identisch sind, mit denselben Bezugszeichen ausgestattet, wie in 1, um Wiederholungen zu vermeiden. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist das Biegeelement 13 nun integral am Trägerelement 12 ausgeführt oder vom Trägerelement 12 gebildet. Konkret ist es möglich, bspw. wenn man durch das Trägerelement 12 bzw. das Biegeelement 13 Strom leitet, durch eine insb. stromflussbedingte Erwärmung des Biegeelements 13 bzw. des Trägerelements 12 eine Verformung oder Auslenkung des Biegeelements 13 bzw. des Trägerelements 12 bereitzustellen, mittels der die Klappe 6 im Rahmen der Klappenbewegung 7 zwischen der Offenstellung 8 und der Schließstellung 9 hin und her betätigt werden kann, um so Duftstoff aus der Duftkartusche 28 wahlweise stromab bereitstellen zu können oder nicht. Insb. handelt es sich beim Biegeelement 13 nun um einen Formgedächtnis-Biegeaktuator 31.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010025644 A1 [0003]
- DE 102006043424 A1 [0004]
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