Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung, insbesondere
für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit
wenigstens einem Zuströmkanal und mindestens einem
Abströmkanal, wobei zumindest einer der Zuströmkanäle an einer
absperrbaren Zuströmöffnung mittels einer drehbar am
Vorrichtungsgehäuse gelagerten Klappe absperrbar ist.
Eine derartige Absperrvorrichtung ist aus der DE 27 18 752 A1
bekannt. Die darin beschriebene Vorrichtung für die
Belüftungs- und Temperatursteuerung eines geschlossenen Raumes
oder eines Abteils eines Fahrzeuges weist eine
Druckbelastung von 1000 Pascal dicht sein soll, da sich die
durch eine undichte Absperrung der Zuströmkanäle einstellenden
Leckluftströme besonders unangenehm im Fahrzeuginneren
bemerkbar machen, da der hierbei auftretende Luftzug den
Fahrkomfort der Passagiere deutlich beeinträchtigt.
Außerdem besitzt die bekannte Absperreinrichtung den Nachteil,
daß der Einbau der verschwenkbaren Klappe nur umständlich
durchzuführen ist. Denn es muß zuerst der
zylindersektorförmige Klappenkörper in entsprechende
Lagerstellen eingesetzt werden. Erst anschließend kann ein die
Schwenkbewegung der Klappe bewirkendes Verstellelement mit dem
Klappenkörper drehfest verbunden werden.
Aus der GB 973 035 ist eine Absperreinrichtung für eine
Heizungs- und Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeuges bekannt,
bei der die Zuströmöffnungen der Zuströmkanäle auf einem
kreiszylindrischen Vorrichtungsgehäuse angeordnet sind. Die
zur Absperrung dieser Zuströmöffnungen dienende Klappe ist als
Teilfläche eines hohlen Kreiszylinders ausgebildet und weist
zwei dreiecksförmige Lagerlappen auf. Auch bei dieser
bekannten Klappeneinrichtung treten die oben geschilderten
Probleme mit der Abdichtung der abgesperrten Zuströmöffnungen
der Zuströmkanäle sowie bei der Montage auf.
Aus der DE 31 44 899 C2 ist ein Luftverteiler, insbesondere
für Kraftfahrzeugs-, Heizungs-, Belüftungs- und Klimaanlagen
bekannt, der ein zylindrisches Gehäuse aufweist, bei dem an
einer Stirnseite des Gehäuses ein Zuströmkanal zentrisch
angeordnet ist. An der Mantelfläche des Gehäuses sind in
Umfangsrichtung hintereinander liegende Öffnungen mit daran
angeschlossenen Abströmkanälen angeordnet. Im Gehäuse selbst
ist eine Trommel drehbar gelagert, die ihrerseits an der
Mantelfläche Öffnungen aufweist, die in der Größe derjenigen
der Abströmöffnungen der Abströmkanäle entsprechen. Zur
Beeinflußung der Luftverteilung wird die Trommel innerhalb des
Gehäuses verdreht, wobei sich die Öffnungen in Manteilteile
gegen die Abströmöffnungen verschieben. Auch hier ist eine
zufriedenstellende Abdichtung - insbesondere bei hohem Druck -
nicht gewährleistet.
Zur Vermeidung der oben geschilderten Nachteile liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Absperrvorrichtung der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß durch eine
verbesserte Abdichtung eine Minimierung des Leckluftstromes
erreicht wird.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß das Vorrichtungsgehäuse zwei im Winkel zueinander
angeordnete und bezüglich einer geometrischen Drehachse der
Klappe im wesentlichen radial nach innen verlaufende
bogenförmige Dichtelemente aufweist, deren Enden einander
sowie der geometrischen Drehachse zugeordnet sind, und daß die
Klappe zwei mit den Dichtelementen des Vorrichtungsgehäuses
zusammenwirkende bogenförmige Dichtelemente aufweist, die im
wesentlichen radial nach außen gerichtet verlaufen und deren
Enden ebenfalls einander sowie der geometrischen Drehachse
zugeordnet sind, und daß das in einer Öffnungsrichtung vordere
Dichtelement der Klappe das ihm zugeordnete gehäuseseitige
Dichtelement hintergreift und das in Öffnungsrichtung hintere
Dichtelement der Klappe auf dem ihm zugeordneten Dichtelement
des Vorrichtungsgehäuses aufliegt.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß eines der
gehäuseseitigen Dichtelemente durch ein zugeordnetes
Dichtelement der Klappe hintergriffen wird und das andere
Dichtelement der Klappe auf dem anderen Dichtelement des
Vorrichtungsgehäuses aufliegt. Durch die erfindungsgemäße
Anordnung der Dichtelemente des Gehäuses und der mit ihnen
zusammenwirkenden Dichtelemente der Klappe wird in besonders
einfacher Art und Weise eine deutlich verbesserte Abdichtung
der jeweils abgesperrten Zuströmkanäle und damit eine
Minimierung des Leckluftstromes erreicht.
Von besonderem Vorteil ist außerdem, daß bei der Herstellung
der jeweils zusammenwirkenden Dichtelemente von Gehäuse und
Klappe keine engen Fertigungstoleranzen eingehalten werden
müssen: Die durch das Hintergreifen zugeordneter Dichtelemente
bewirkte Überlappung ermöglicht auch dann eine einwandfreie
Abdichtung, wenn die Dichtelemente nicht exakt aufeinander
abgestimmt sind.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht
darin, daß die die Abdichtung bewirkenden Dichtelemente nicht
mehr - wie beim Stand der Technik - unmittelbar im Bereich der
abzudichtenden Zuströmöffnung angeordnet und in ihrer Form auf
diese abgestimmt sind. Vielmehr ermöglicht es die
erfindungsgemäße Anordnung der Dichtelemente, die Abdichtung
unabhängig von der geometrischen Form der Zuströmöffnung
auszuführen, so daß die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung
für eine Vielzahl von Zuströmkanälen unterschiedlichsten
Querschnitts ohne Modifikationen einsetzbar ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß
die erfindungsgemäße Klappe in zwei an der Unterseite des
Vorrichtungsgehäuses angebrachten Lagern drehbar gelagert ist.
Durch diese Anordnung wird in besonders vorteilhafter Art und
Weise die Montage der Absperrvorrichtung vereinfacht, da
zuerst die Klappe in die Lager eingesetzt werden kann und dann
anschließend ein Gehäuse-Oberteil des Vorrichtungsgehäuses auf
das die erfindungsgemäße Klappe aufnehmende Gehäuse-Unterteil
aufgesetzt werden kann.
Durch diese Art der Klappenlagerung ist es desweiteren
besonders einfach möglich, ein die Schwenkbewegung der Klappe
bewirkendes Verstellelement integral an diese anzuformen.
Daraus resultiert eine weitere Vereinfachung der Herstellung
und der Montage der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht
vor, daß die Klappenfläche der Klappe sphärisch ausgebildet
ist. Durch diese Maßnahme wird in besonders vorteilhafter Art
und Weise eine Reduzierung des auf die Lagerstellen
einwirkenden Lagerdruckes erreicht, da sich die einzelnen
tangentialen Kraftkomponenten der durch den Luftstrom
hervorgerufenen, die Klappenfläche beaufschlagenden
Andruckkraft gegeneinander aufheben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und hieraus resultierende
Vorteile der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der
Absperrvorrichtung;
Fig. 2 ebenfalls perspektivisch eine abgebrochene
explosionsartige Darstellung dieser
Absperrvorrichtung;
Fig. 3 schematisiert eine Seitenansicht der Klappe
mit angedeutetem Gehäuse;
Fig. 4 eine Draufsicht auf Fig. 3 in Pfeilrichtung
A;
Fig. 5 schematisiert verschiedene mögliche
Querschnittsformen der Klappe;
Fig. 6 eine abgebrochene Darstellung anhand eines
Längsschnitts durch die Klappe im
Lagerbereich;
Fig. 7 eine weitere schematisierte Darstellung zur
Verdeutlichung der Krafteinwirkungen auf die
Klappe und die Lager.
Die in Fig. 1 dargestellte, insbesondere für einen
Ansaugkanal einer Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs
geeignete Absperrvorrichtung besitzt ein Vorrichtungsgehäuse
1, welches beim Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuse-Oberteil
2 und einem Gehäuse-Unterteil 3 besteht. In diesem
Vorrichtungsgehäuse 1 ist eine räumlich geformte Klappe 4 im
Sinne des Doppelpfeils 5 um eine geometrische Drehachse 6
(Fig. 2) drehbar gelagert. Das Gehäuse-Oberteil 2 des
Vorrichtungsgehäuses 1 weist mindestens einen Zuströmkanal 7
sowie einen Abströmkanal 8 auf, wobei die Luft im Sinne des
Pfeils 10 ein- und im Sinne des Pfeils 11 ausströmt. In Fig.
1 ist das Gehäuse-Oberteil 2 mit einem vorzugsweise einstückig
am Vorrichtungsgehäuse 1 angeformten trichterförmigen
Zuströmstutzen 12 ausgestattet, der zur Zuführung von
Frischluft dient. In Fig. 2 ist dieser Zuströmstutzen 12 aus
Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen und nur eine
Zuströmöffnung 15 des Gehäuse-Oberteils 2 dargestellt, in die
der Zuströmstutzen 12 mündet. Man erkennt aber aus beiden
Figuren, daß bei diesem Ausführungsbeispiel außer dem ersten
Zuströmkanal 7 noch mindestens ein zweiter Zuströmkanal 13
vorhanden sein kann. Auch hier kann an eine zweite
Zuströmöffnung 14 ein weiterer Zuströmstutzen angesetzt oder
angeformt sein, der zumindest von der Funktion her demjenigen
an der Zuströmöffnung 15 entspricht.
Es ist bei Verwendung dieser Absperrvorrichtung in einem
Ansaugkanal einer einer Heizungs- oder Klimaanlage eines
Kraftfahrzeugs vorgesehen, daß im Sinne des Pfeils 10
Frischluft aus der Fahrzeugumgebung und im Sinne des Pfeils 16
Umluft aus dem Inneren des Fahrzeugs in das
Vorrichtungsgehäuse 1 einströmen soll, wobei einer dieser
Luftströme ganz - oder bei einer gewünschten Mischung dieser
Luftströme teilweise - abgesperrt werden soll, indem durch
eine entsprechende Schwenkbewegung der Klappe 4 die erste
Zuströmöffnung 15 und/oder die zweite Zuströmöffnung 14 des
Gehäuse-Oberteils 2 ganz oder teilweise abgesperrt wird. Der
aus der entsprechenden Stellung der Klappe 4 resultierende
Luftstrom verläßt im Sinne des Pfeils 11 die
Absperrvorrichtung.
In besonders vorteilhafter Art und Weise wird dieses Absperren
der Zuströmöffnungen 14, 15 durch im wesentlichen radial nach
innen verlaufende Dichtelemente 19, 20 des Vorrichtungsgehäuses
1 und mit diesen zusammenwirkende Dichtelemente 31, 32 der
Klappe 4 sowie einer diese beiden Dichtelemente 31, 32 zu einer
geschlossenen und räumlich geformten Klappenfläche 4'
verbindenden Außenfläche 38 bewirkt.
Die Dichtelemente 19, 20 des Vorrichtungsgehäuses 1 werden
durch zwei im Winkel bzw. beim Ausführungsbeispiel im rechten
Winkel zueinander angeordnete bogenförmige Dichtleisten 21 und
22 gebildet, wobei sich die erste bogenförmige Dichtleiste 21
am Gehäuse-Oberteil 2 und die zweite bogenförmige Dichtleiste
22 am Gehäuse-Unterteil 3 befindet. Die erste Dichtleiste 21
weist bevorzugterweise an beiden Seiten bogenförmige
Dichtflächen 23a und 23b auf und steht bzgl. der Drehachse 6
radial ins Innere des Gehäuse-Oberteils 2 vor, wobei ihre
Enden zwei am Gehäuse-Unterteil 3 angeordneten Lagern 25 und
26 zugeordnet sind.
Die beiden zweiten bogenförmigen Dichtleisten 22a und 22b
werden beim Ausführungsbeispiel jeweils durch mindestens einen
halbringförmigen Teil einer inneren Ringfläche 22' des
Gehäuse-Unterteils 3 gebildet, die konzentrisch an einer
Abströmöffnung 27 des Abströmkanals 8 angeordnet ist, wobei
ihre Enden 22a', 22a" und 22b', 22b" einander sowie der
Drehachse 6 zugeordnet sind. Jede zweite Dichtleiste 22a bzw.
22b weist je eine Dichtfläche auf. Es ist jedoch auch möglich,
die zweiten bogenförmigen Dichtleisten 22a, 22b - entsprechend
der ersten Dichtleiste 21 - entlang des Umfangs des
Gehäuse-Oberteils 2 anzuordnen.
Die Klappe 4 weist zwei als Dichtelemente fungierende
bogenförmige Dichtleisten 31 und 32 auf, deren Enden 31', 31"
und 32', 32" einander sowie den beiden Lagern 25 und 26 und
somit der Drehachse 6 zugeordnet sind. Jede bogenförmige
Dichtleiste 31, 32 weist an beiden Seiten bogenförmige
Dichtflächen 28a, 28b bzw. 29a, 29b auf, wobei bei
geschlossener Klappe 4 die in Fig. 2 sichtbare bogenförmige
Dichtfläche 29b der Dichtleiste 32 an der in dieser Figur
nicht sichtbaren zweiten bogenförmigen Dichtfläche 23a der
bogenförmigen Dichtleiste 21 des Gehäuse-Oberteils 1 anliegt
und diese hintergreift. Gleichzeitig liegt die in Fig. 2
nicht sichtbare, gegen das Gehäuse-Unterteil 3 weisende
bogenförmige Dichtfläche 29b der Dichtleiste 31 auf der ersten
bogenförmigen Dichtleiste 22a des Gehäuse-Unterteils 3 auf.
Hierzu wird insbesondere auf die Fig. 3 und 4 verwiesen.
Bewegt man die Klappe 4 von ihrer in den Fig. 1 und 2
dargestellten Schließlage durch eine Schwenkbewegung in
Richtung des Pfeiles 30 in die vollständige Öffnungslage für
den ersten Zuströmkanal 7, so legt sich die in Fig. 2
sichtbare obere Dichtfläche 28b der bogenförmigen Dichtleiste
31 an der in Fig. 2 sichtbaren Dichtfläche 23b der
bogenförmigen Dichtleiste 21 des Gehäuse-Oberteils 2 dichtend
an. Somit bilden also diese beiden parallelen Flächen der
bogenförmigen Dichtleiste 21 nicht nur Dichtflächen, sondern
gleichzeitig auch Anschläge für die beiden Endstellungen der
Klappe 4. Hieraus folgt auch, daß die bogenförmige Dichtleiste
21 des Gehäuse-Oberteils 2 zweckmäßigerweise in einer
Symmetriemittelebene bzw. einer durch die geometrische
Drehachse 6 gelegten, senkrecht zum unteren Rand des
Gehäuse-Oberteils 2 verlaufenden Ebene angeordnet ist.
Aus den vorstehenden Ertläuterungen ergibt sich desweiteren,
daß in einer vollständig geöffneten Klappe 4 durch letztere
nicht nur die zweite Zuströmöffnung 14 vollständig geschlossen
ist, sondern daß auch die in Fig. 2 nicht zu sehende
Dichtfläche 29b der bogenförmigen Dichtleiste 32 am
Gehäuse-Unterteil 3 zur dichten Anlage kommt, wobei sie auf
der Dichtfläche 24a der bogenförmigen Dichtleiste 22b des
Gehäuse-Unterteils 3 aufliegt.
Abschließend ist zu den bogenförmigen Dichtleisten 21, 22, 31,
32 noch auszuführen, daß unter dem Begriff "bogenförmig"
sowohl eine dreieckige, eine rechteckige, eine
kreisbogenförmige oder eine ovale Gestaltung zu verstehen ist.
Die vorstehende Aufzählung besitzt aber nur exemplarischen
Charakter und will lediglich ausdrücken, daß der Begriff
"bogenförmig" in seiner weitesten Bedeutung zu verwenden ist.
Vorzugsweise sind sämtliche Dichtflächen zur Verbesserung der
Dichtwirkung und/oder zur Geräuschdämpfung beim Schließen der
Klappe 4 mit einem Belag oder einer Beschichtung versehen
werden.
Die Klappe 4 ist bevorzugterweise als Hohlkörper ausgebildet,
wobei ihre vorzugsweise konvex gewölbte, als Absperrfläche
dienende Außenfläche 38 dem Zuströmkanal 7 zugekehrt ist.
Wenn, wie beim Ausführungsbeispiel vorgesehen, die
verschiedenen Dichtleisten bzw. die bogenförmigen Dichtflächen
senkrecht aufeinanderstehen, so führt dies zu einer Klappe 4,
in der Gestalt einer Viertelkugel, vorzugsweise einer hohlen
Viertelkugel (Fig. 2). Fig. 5 entnimmt man aber, daß
anstelle eines halbkreisförmigen Querschnitts 39 dieser auch
in anderer Weise bogenförmig gestaltet sein kann, bis hin zu
einem U-Querschnitt 40. Selbstverständlich sind auch flachere
Bogen als der Halbkreis 39 möglich. Der besseren
Übersichtlichkeit wegen sind solche Alternativen in Fig. 5
nicht eingezeichnet.
Bei der bevorzugten sphärischen, insbesondere
viertelkugelförmigen Ausführung der Klappe 4 ergibt sich in
vorteilhafter Art und Weise durch den Anströmdruck 60 - insb.
der Frischluft beim schnellfahrenden Kraftfahrzeug - eine
Druckbelastung, welche in Fig. 7 durch Pfeile
versinnbildlicht ist. Es ist leicht einzusehen, daß sich die
einzelnen horizontalen Kraftkomponenten der schräg stehenden
Vektoren V im Lagerbereich aufheben und hieraus eine geringere
Lagerbelastung 61 resultiert. Die Innenspannungen an der
Klappe 4 sind besonders günstig, und hieraus resultiert auch
eine bleibende gute Abdichtung.
Die bevorzugte sphärische Ausgestaltung der als Absperrfläche
dienenden Außenfläche 38 ist zwar aufgrund der hierdurch
erreichten Verringerung des Lagerdrucks vorteilhaft, stellt
jedoch keine zwingende Maßnahme dar. Vielmehr ist alternativ
zur sphärischen Form eine Reihe von nicht-sphärischen
Ausgestaltungen der Außenfläche 38 möglich, welche von würfel-
oder quaderartigen Gestaltungen über prismenförmige
Ausführungen bis zu einer L-förmigen Fläche reicht, deren zwei
Teilflächen sich - jeweils von der Drehachse 6 ausgehend - zu
den Dichtleisten 31 und 32 der Klappe 4 erstrecken.
Die Dichtleisten 22a und 22b des Gehäuse-Unterteils 3 des
Vorrichtungsgehäuses 1 ist von einer Feder 41 umgeben, die
sich nach außen begrenzt. Am unteren kreisförmigen Rand des
Gehäuse-Oberteils 2 befindet sich eine nach unten offene Nut
42, in welche die Feder 41 bei vollständig aufgesetzten
Gehäuse-Oberteil 2 im Sinne einer Nut-Feder-Verbindung
eingreift.
Der Fig. 2 entnimmt man, daß die Lager 25 bzw. 26 je eine
vorzugsweise am Gehäuse-Unterteil 3 angeformte
Lager-Halbschale 43 bzw. 44 aufweisen, in die bei
zusammengebauter Vorrichtung je ein Lagerbolzen 45 bzw. 46
eingreift, der an der Klappe 4 in axialer Richtung vorstehend
angebracht, insb. angeformt ist.
Einer der beiden Lagerbolzen, beim Ausführungsbeispiel der
Lagerbolzen 45, ist mit einem Außenbund 47 versehen, der in
eine entsprechende Nut 48 seiner Lager-Halbschale 43
eingreift. Man erhält dadurch außer der radialen Lagerung auch
noch ein Axiallager. Die beiden Lager-Halbschalen 43 und 44
mit den darin befindlichen Lagerbolzen 45 und 46 werden gemäß
Fig. 6 von jeweils einem Lagergehäuse 49 bzw. 50 übergriffen,
das durch Verclipsung oder durch Anschraubpunkte jeweils mit
den Lager-Halbschalen 43 und 44 verbindbar ist.
Desweiteren entnimmt man Fig. 6, daß einer der beiden
Lagerbolzen, insb. der Lagerbolzen 45, nach außen, also auch
durch das Lagergehäuse 49 hindurchgeführt ist, und das
vorstehende Bolzenende ein Antriebselement für den Drehantrieb
der Klappe 4 trägt. Bevorzugterweise handelt es sich bei
diesem Antriebselement um ein Zahnsegment 51, welches in Fig.
2 besonders gut zu sehen ist. Es ist insbesondere vorgesehen,
die Lagerbolzen 45, 46 und auch das Antriebselement bzw. das
Zahnsegment 51 einstückig mit der Klappe 4 herzustellen, was
selbstverständlich auch die Anformung des Außenbunds 47
beinhalten kann.