DE4422537A1 - Klappe für einen Luftführungskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klappe für einen Luft­ führungskanal insbesondere für Kraftfahrzeugheizungs- und/oder Klimaanlagen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-31 05 413 A1 ist eine drehbewegliche Klappe be­ kannt, die einen Klappenkörper aus einem Kunststoffmaterial umfaßt und bei der an den Seiten Lagerzapfen angeformt sind. Entlang des gesamten Umfangsrandes ist der Klappen­ körper mit einer Gummidichtung versehen, die nachträglich an dem Klappenkörper angegossen wird. Eine ähnliche Luft­ klappe ist in DE-89 11 657 U1 beschrieben. Auch dort be­ steht der Grundkörper aus einem gespritzten Kunststoffteil.

Für derartige Klappenkörper aus Kunststoff ist je nach Klappenform und Größe eine eigene Spritzgußform notwendig, die insbesondere auch wegen der anzuformenden Lager aufwen­ dig gestaltet ist. Schließlich ist für das Angießen der Gummilippe eine zweite Form erforderlich, die ebenfalls die Strukturen des Klappenkörpers mit den daran angeformten La­ gern aufweisen muß und lediglich um das Maß der umlaufenden Gummidichtung größer ist.

Außerdem ist aus der DE-32 27 458 A1 eine Klappe zum Steu­ ern der Luftströmung in einer Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der der Klappengrundkör­ per aus zwei aufeinanderliegenden, profilierten Leichtme­ tallplatten besteht. Die beiden Platten, die gemeinsam die Klappe bilden, werden durch Tiefziehen oder andere geeig­ nete Formgebungsverfahren hergestellt. Zur Fertigung derar­ tiger Klappen sind mehrere Verfahrensschritte erforderlich und schließlich muß am Umfangsrand noch eine aus einem Gum­ miwerkstoff bestehende Dichtung angebracht werden, was auf ähnliche Weise geschieht wie bei Klappengrundkörpern aus Kunststoff. Es ist darüber hinaus bekannt, Luftklappen aus Metall mit einem Schaumstoff zu überziehen, wobei der Schaumstoff nicht nur die Abdichtung in der Schließstellung garantieren soll, sondern auch zur Geräuschdämmung dient.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klappe für einen Luftführungskanal der im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, die einfacher und billiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Klappe der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die wesentlichen Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind darin zu sehen, daß der Klappenkörper als Endlosteil gefer­ tigt wird und ohne Änderung des Werkzeugs Klappen mit un­ terschiedlicher Länge hergestellt werden können. Dabei kann das Ablängen unmittelbar nach dem Extrudieren bzw. Strang­ pressen oder erst vor der Weiterverarbeitung bei der Monta­ ge in einem Luftführungskanal erfolgen. Außerdem werden die Werkzeugkosten reduziert und die Herstellungskosten infol­ ge der Zeit und Energieersparnis gesenkt.

Für die Gestaltung des Querschnitts des Hohlraums bestehen verschiedene Möglichkeiten, wobei ein kreisrunder Quer­ schnitt die einfachste Lösung darstellt. Dies bedingt je­ doch, daß zur Übertragung der Verstellkraft der Mitnehmer in den Hohlraum des Klappenkörpers eingepreßt werden muß, da keine formschlüssige Verbindung besteht. Eine demgegen­ über bevorzugte Ausführungsvariante besteht darin, daß der Querschnitt des Hohlraums polygonal gestaltet ist. Als be­ sonders geeignet werden Querschnitte angesehen, die im we­ sentlichen rechteckig, vorzugsweise quadratisch gestaltet sind. Bei einem quadratischen Querschnitt können die vier Seitenkanten als Lager für einen gehäuseseitig befestigten Lagerzapfen dienen. Andererseits kann in den quadratischen Hohlraum ein entsprechend gestaltetes Mitnehmerteil ein­ greifen, ohne eingepreßt zu werden, da der Formschluß für die Übertragung der entsprechenden Schwenkkraft sorgt.

Eine weitere Ausführungsvariante des Hohlraumquerschnitts besteht darin, daß dieser zumindest teilweise Kreisbogenab­ schnitte aufweist. Hierbei dienen die Aussparungen zwischen den Kreisbogenabschnitten als Dehnungsfugen, die bei einem Übermaß des Lagerzapfens infolge von Herstellungstoleranzen zum Ausgleich dienen und damit Klemmungen vermeiden. Zu­ sätzlich kann zwischen den Kreisbogenabschnitten der Hohl­ raum eine radiale Erweiterung aufweisen, in die ein Vor­ sprung des Mitnehmerteils formschlüssig eingreift.

Bei bestimmten Klappenformen ist es zur Optimierung des Ma­ terialeinsatzes zweckmäßig, den Klappenkörper als Hohlkam­ merprofil mit Stützstegen auszubilden. Durch die Stützstege wird eine große Festigkeit des Klappenkörpers auch bei dünnwandiger Oberflächenstruktur erreicht. Bei einer sol­ chen Ausführung ist es zweckmäßig, daß zwei der Stützstege in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Ab­ stand zwischen oberer und unterer Klappenfläche entspricht, so daß sich dadurch der quadratische Querschnitt des Hohl­ raums ergibt. Sofern der Querschnitt des Hohlraums einem Rechteck mit unterschiedlichen Kantenlängen entspricht, kann die Lagerfläche durch an wenigstens zwei Stellen des Querschnitts radlal zum Mittelpunkt des Hohlraums gerich­ tete Vorsprünge gebildet werden.

Als Material des Klappenkörpers kommen verschiedene Kunst­ stoffe in Betracht; vorzugsweise sollte dieser aus Polypro­ pylen bestehen. Alternativ dazu kann der Klappenkörper auch aus einer Aluminiumlegierung gefertigt werden. Vorzugsweise ist der Klappenkörper mit einer weichen Dichtungsschicht umschäumt. Eine solche Dichtungsschicht dient nicht nur der Geräuschdämmung, sondern auch der zuverlässigen Abdichtung in der Schließstellung. Diese Dichtungsschicht kann unmit­ telbar beim Verlassen des Extruders auf das Profil aufge­ bracht werden. Möglich ist jedoch auch ein späteres Um­ schäumen des Klappenkörpers. Im Hinblick auf eine späteres, fachgerechtes Recycling sollte die Dichtungsschicht aus ei­ nem Polypropylenschaum bestehen, sofern auch der Klappen­ körper aus Polypropylen gefertigt ist. Auf diese Weise ist eine Trennung von Materialien nicht erforderlich. Da auch die Gehäuse von Heizungs- oder Klimaanlagen häufig aus Po­ lypropylen bestehen, ist für das spätere Recycling keine Demontage der Klappen erforderlich.

Die Gestaltung des Klappenquerschnitts ist beliebig, ebenso die Lage des Hohlraums, das heißt die Schwenkachse kann in der Mitte oder auch in einem seitlichen Bereich der Klappe liegen. Ebenso können Klappenabschnitte in einem Winkel zu­ einander angeordnet sein. Um den Strömungswiderstand der Klappe in der Offenstellung des Luftführungskanals mög­ lichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, daß der Klap­ penkörper im Querschnitt die Form eines Tragflächenprofils besitzt. Sofern auf eine Umschäumung des Klappenkörpers verzichtet wird, ist es vorteilhaft, den Klappenkörper an seinem Rand derart auszugestalten, daß dieser elastisch verformbar ist, um in der Schließstellung der Klappe eine zuverlässige Abdichtung zu erreichen. Eine solche elasti­ sche Verformbarkeit ist beispielsweise möglich, wenn zwi­ schen dem Rand und dem Klappenkörper ein Filmscharnier vorgesehen ist.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Klappe sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Luftführungs­ kanal mit einer Klappe;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Ansicht in Richtung der Pfeile II in Fig. 1;

Fig. 3 die perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines umschäumten Klappen­ körpers;

Fig. 4 eine Ausführungsvariante zu Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Profil für endseiti­ ge Lagerung der Klappe;

Fig. 6 eine Ausführungsvariante zu Fig. 5 mit elastisch verformbarem Rand;

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Luftführungskanal quer zur Luftströmungsrichtung;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Klap­ penlagerung;

Fig. 9 die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Profils;

Fig. 10 einen Schnitt durch einen Hohlraum des Profils mit eingesetztem Mitnehmerteil.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Luftführungskanals 1 mit einer darin schwenkbar gelagerten Klappe 2 gezeigt. Die Klappe 2 umfaßt zwei Abschnitte 3 und 4, die sich in der­ selben Ebene beiderseits eines mittleren Abschnitts 5 er­ strecken. Diese Abschnitte 3, 4 und 5 bilden einen Klappen­ körper 10. In dem mittleren Abschnitt 5, der in Klappen­ längsrichtung bzw. Extrusionsrichtung verläuft, befindet sich ein Hohlraum 6 mit zylindrischem Querschnitt, deren Mittelpunkt die Schwenkachse 7 der Klappe 2 bildet. In der dargestellten Position befindet sich die Klappe 2 in Schließstellung und liegt mit den äußeren Rändern der Ab­ schnitte 3 und 4 an Anschlägen 8, die sich entlang des In­ nenumfangs des Luftführungskanals 1 erstrecken. Aus dieser Position heraus ist die Klappe 2 in Richtung des Pfeiles 9 schwenkbar. Sowohl der Klappenkörper 10 als auch der Luft­ führungskanal 1 bestehen aus Kunststoff, vorzugsweise Poly­ propylen.

Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht in Richtung der Pfeile II in Fig. 1, so daß ein Ausschnitt des im Querschnitt rechtecki­ gen Luftführungskanals 1 zu sehen ist. Entlang des Um­ fangsrandes des Luftführungskanals 1 erstreckt sich der An­ schlag 8, der in Fig. 2 mit gestrichelter Linie dargestellt ist. Auf dem Anschlag 8 liegt der Abschnitt 4 der Klappe 2, so daß die Klappe 2 den Durchgangsquerschnitt des Luftfüh­ rungskanals 1 vollständig verschließt.

In Fig. 3 ist die perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Klappenkörpers 10 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, daß die drei Abschnitte 3, 4 und 5 des Klap­ penkörpers 10 in Längsrichtung, in der sich auch der Ab­ schnitt 5 erstreckt, nebeneinander verlaufen, wobei in dem mittleren Abschnitt 5 ein Hohlraum 16 geformt ist, dessen Querschnitt von zwei Kreisbogenabschnitten 11 und 12 sowie zwei diametral gegenüberliegenden, radialen Erweiterun­ gen 13 - jeweils zwischen den Kreisbogenabschnitten - ge­ bildet ist. In der hinteren Hälfte der Fig. 3 ist gezeigt, daß der Klappenkörper 10 mit einer Dichtungsschicht 14 ver­ sehen werden kann, die vorzugsweise aus einem Polypropylen­ schaum besteht. Diese Dichtungsschicht 14 umhüllt die ge­ samte Mantelfläche des Klappenkörpers 10. Die Orthogonale zur Längsachse wird als Klappenquerrichtung bezeichnet.

In Fig. 4 ist ein Klappenkörper 10 dargestellt, der als Hohlkammerprofil 15 ausgebildet ist, das aus einer dünnwan­ digen Konturschicht 17 besteht. Zwischen einer oberen und einer unteren Flachseite des Hohlkammerprofils 15 verlaufen Stützstege 18, durch die eine gute Formstabilität des Hohl­ kammerprofils 15 erreicht wird. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die Kreisbogenabschnitte 11 und 12 des Hohlraums 16 zwischen in Längsrichtung des Hohlkammerpro­ fils 15 verlaufenden Vertiefungen 19 gebildet. Ein solches Hohlkammerprofil kann selbstverständlich ebenso mit einer Dichtungsschicht 14 versehen sein, wie dies bereits zu Fig. 3 beschrieben wurde.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Klappenkörper 20 mit endseitiger Lagerung der Klappe. Der Klappenkörper 20 besteht aus einem Hohlkammerprofil 21 mit Stützstegen 22 und 23, wobei die beiden Stützstege 23 in einem Abstand zu­ einander angeordnet sind, der dem Abstand zwischen der Oberseite und der Unterseite des Hohlkammerprofils 21 ent­ spricht. Auf diese Weise ergibt sich zwischen den Stützste­ gen 23, sowie Ober- und Unterseite des Hohlkammerprofils 21 ein quadratischer Querschnitt eines Hohlraums 24, der zur Aufnahme eines Lagerzapfens 25 dient. Der Klappenkörper 20 ist mit einem Polyurethanschaum umhüllt, der die Dichtungs­ schicht 14 bildet.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsvariante einer endseitig ge­ lagerten Klappe mit einem dünnen Klappenkörper 30 gezeigt. Ein Hohlraum 29 zur Aufnahme von Lagerzapfen oder Mitneh­ mern befindet sich zwischen zwei kreisbogenabschnittförmi­ gen Wölbungen 27, wobei jeweils zwischen den Wölbungen radiale Schlitze 26, 26′, die sich in Klappenquerrichtung erstrecken, vorgesehen sind. Die Querschnittsform des Klap­ penkörpers 30 ist zu der Kante hin, die dem Hohlraum 29 entfernt liegt, spitz zulaufend bis zu einem Filmschar­ nier 31, an das sich ein Klappenrand 32 anschließt. Durch das Filmscharnier 31 ist der Klappenrand 32 elastisch gehalten, so daß dieser die Wirkung einer Dichtlippe zum zuverlässigen Abdichten erfüllt. Der Klappenrand 32 kann auch in einem Winkel zur Klappenebene angeordnet sein.

Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen aus Gehäusetei­ len 33 und 34 gebildeten Luftführungskanal 1 und zwar ent­ lang der Schwenkachse 7. Der Klappenkörper 10 besitzt zwi­ schen den Klappenabschnitten 3 und 4 den Hohlraum 24 mit quadratischem Querschnitt, in den auf einer Seite ein an dem Gehäuseteil 33 angeformter Lagerzapfen 35 eingreift. Auf der anderen Seite des Hohlraums 24 ist in diesen ein Mitnehmer 36 eines Betätigungshebels 37 eingeführt, wobei der Hebel 37 einen zylindrischen Lagerabschnitt 38 umfaßt, welcher in einem Lagerring 39 des Gehäuseteils 34 drehbar gehalten ist. Um ein Herausrutschen des Lagerabschnitts 38 aus dem Lagerring 39 zu verhindern und damit auch die Lage des Mitnehmerteils 36 im Hohlraum 24 zu sichern, ist an dem mitnehmerteilseitigen Ende des zylindrischen Lagerab­ schnitts 38 ein radialer Bund 40 vorgesehen, der in Mon­ tagerichtung des Mitnehmerteils 36 eine Einführschräge 41 zur Erleichterung des Zusammenbaus besitzt. Sofern der Werkstoff des Gehäuseteils 34 keine ausreichende Dehnbar­ keit aufweist, um den radialen Vorsprung 40 beim Montieren durch den Lagerring 39 zu schieben, kann der Lagerring 39 mit einem oder mehreren axialen Schlitzen versehen sein, um eine kurzzeitige Aufweitung zu ermöglichen. Zum Spielaus­ gleich zwischen der Klappenkante, die dem Betätigungshe­ bel 37 zugewandt ist und einer entsprechenden Anlagefläche am innen liegenden Ende des Lagerabschnitts 38, ist ein Ring 42 aus einem elastischen Material vorgesehen.

In Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung der Klappen­ lagerung gezeigt. Allerdings handelt es sich hierbei um ei­ ne Klappe 2 aus einem Hohlkammerprofil 15, ähnlich derjeni­ gen, die in Fig. 4 dargestellt ist. Lediglich der Hohlraum zur Klappenlagerung und zur Aufnahme eines Mitnehmers 43 ist anders gestaltet und entspricht dem Hohlraum 24 in Fig. 5. An der hinteren Wand 33 des Luftführungskanals ist der Lagerzapfen 35 angeordnet, der in dem Hohlraum 24 aufgenom­ men wird. Die vordere Wand 34 des Luftführungskanals be­ sitzt den Lagerring 39, in dem ein Lagerabschnitt 44 eines Betätigungshebels 45 aufgenommen wird. Der Mitnehmer 43 ist so bemessen, daß er in dem Hohlraum 24 aufgenommen wird.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Hohl­ kammerprofils, wobei der Klappenkörper 46 einen im wesent­ lichen rechteckigen Hohlraum 28 besitzt, der durch die Oberseite 47 und Unterseite 48 sowie zwei Stützstege 49 des Hohlkammerprofils gebildet wird. Von jeder der vier den Hohlraum 28 begrenzenden Seiten ist ein zum Mittelpunkt des Hohlraums gerichteter Vorsprung 50 vorgesehen, wobei diese Vorsprünge 50 zur Abstützung eines Lagerzapfens dienen.

In Fig. 10 ist ein Schnitt durch einen Hohlraum 16 gezeigt, der von seiner Form her demjenigen in Fig. 4 entspricht. In dem Hohlraum 16 ist ein Mitnehmerteil 51 aufgenommen, des­ sen Kontur exakt der Form des Hohlraums 16 entspricht.

Die Klappenkörper gemäß Fig. 4, 5 und 8 sind hinsichtlich ihrer Querschnittsform als Tragflächenprofil gestaltet, so daß ihre Schmalseiten einen geringen Strömungswiderstand aufweisen. Die auf eine bestimmte Länge geschnittenen Hohlkammerprofile 15 und 21 können an der Schnittfläche unverschlossen bleiben, sofern die Anordnung der Klappe im Luftführungskanal so gewählt ist, daß in keiner Stellung die Klappe in Klappenquerrichtung angeströmt wird.

Es ist auch möglich, den Klappenkörper mit einem in Längs­ richtung verlaufenden Spalt oder Schlitz auszuführen, so daß der Hohlraum - im Klappenquerschnitt gesehen - nicht vollständig geschlossen ist. Ein solcher Spalt oder Schlitz kann als Dehnungsfuge dienen, falls ein Lagerzapfen oder Mitnehmer mit Übermaß eingepreßt wird. Der Spalt oder Schlitz kann beim Extrudieren ohne Mehraufwand erzeugt werden.

Claims (17)

1. Klappe (2) für einen Luftführungskanal (1), insbeson­ dere für Kraftfahrzeugsheizungs- und/oder Klimaanlagen mit einem um eine Längsachse schwenkbaren Klappenkör­ per (10, 20, 30, 46), dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (10, 20, 30, 46) aus einem Extrusionsprofil oder Strangpreßpro­ fil besteht, das mindestens einen Hohlraum (6, 16, 24, 28, 29) aufweist, wobei in diesem Hohlraum Lagerzap­ fen (25, 35) oder Mitnehmerteile (36, 43) gehalten sind.

2. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Hohl­ raums (24) im wesentlichen polygonal, vorzugsweise quadratisch gestaltet ist.

3. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Hohl­ raums (16, 29) zumindest teilweise Kreisbogenabschnit­ te (11, 12, 27) aufweist.

4. Klappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stelle des Umfangs zwischen Kreisbogenabschnitten (11, 12) der Hohlraum (16) eine radiale Erweiterung (13) auf­ weist.

5. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (20, 30, 46) als Hohlkammerprofil (15, 21) mit Stützstegen (18, 22, 23, 49) ausgebildet ist.

6. Klappe nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Stützstege (23) in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand zwischen oberer und unterer Klappenfläche ent­ spricht.

7. Klappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens zwei Stellen des Querschnitts radial zum Mittelpunkt des Hohlraums gerichtete Vorsprünge (50) vorgesehen sind.

8. Klappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (10, 20, 30, 46) aus Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, be­ steht.

9. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7; dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (10) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

10. Klappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (10, 20, 46) mit einer weichen Dichtungsschicht (14) umschäumt ist.

11. Klappe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsschicht (14) aus Polypropylen besteht.

12. Klappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (10) quer zur Schwenkachse (7) im wesentlichen gestreckt ausgebildet ist.

13. Klappe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Hohl­ raums (6, 16) etwa bei der halben Länge der Querachse des Profils liegt.

14. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper zwei im Winkel zueinander angeordnete Klappenabschnitte um­ faßt, wobei die Querachsen der Abschnitte sich minde­ stens annähernd in der Schwenkachse schneiden.

15. Klappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenkörper (10, 20) im Querschnitt die Form eines Tragflächenprofils besitzt.

16. Klappe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Kante in Klap­ penlängsrichtung ein elastischer verformbarer Rand (32) ausgebildet ist.

17. Klappe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rand (32) und dem Klappenkörper (30) ein Filmscharnier (31) vorge­ sehen ist.