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Die Erfindung betrifft einen Luftverteiler für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage in Fahrzeugen.
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Herkömmliche Luftverteiler haben ein Verteilergehäuse, in dem ein Frischlufteinlass ausgebildet ist, und wenigstens eine im Verteilergehäuse auf einer Achse schwenkbar gelagerte Luftklappe, die im Frischlufteinlass quer zur Strömungsrichtung angeordnet ist. In der Schließstellung liegt die Luftklappe mit ihrem Außenrand auf einer Dichtfläche auf, die den Frischlufteinlass berandet. Wenn die Luftklappe in die Schließstellung geschwenkt wird, verbleibt vor Erreichen der Schließstellung nur ein schmaler Durchtrittsspalt für die Frischluftströmung. In diesem schmalen Durchtrittsspalt werden durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit Schwingungen angeregt, die zu zischenden oder pfeifenden Geräuschen führen.
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Es wurden schon Versuche unternommen, diese störenden Geräusche zu vermindern. In der
EP 0 690 272 A1 sind Luftklappen beschrieben, deren Kanten konvex und konkav unregelmäßig gekrümmt sind. Als Alternative ist vorgesehen, dass die Luftklappen eine variable Dicke aufweisen, damit die darüber strömende Luft einen über die Länge der Klappe variablen Querschnitt antrifft.
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In der
DE 197 17 335 A1 ist eine Luftklappe mit unregelmäßig gestalteter freier Kante beschrieben. Durch diese Maßnahme werden über die Länge der Kante unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten und Turbulenzen erzeugt.
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In der
DE 100 18 268 A1 sind Luftklappen beschrieben, die unmittelbar benachbart zu ihrer freien Schließkante senkrecht abragende Rippen mit unregelmäßig gewellter freier Kante aufweisen, die eine Umlenkung der Strömungsrichtung und über die Länge der Klappe verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten bewirken. Alle diese Maßnahmen beruhen letztlich auf dem Prinzip, den Luftströmungsquerschnitt direkt zwischen der Kante der Luftklappe und der damit zusammenwirkenden Sitzfläche zu variieren. Unvermeidlich ergeben sich dadurch aber sehr kleine Querschnittsbereiche mit entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit, die zu neuen Störgeräuschen führen.
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Das Dokument
JP 2004 314794 A offenbart ein Lufteintrittsgehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Durch die Erfindung wird ein Luftverteiler für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage in Fahrzeugen geschaffen, der die Entstehung von störenden Geräuschen beim Schließen der Luftklappe wirksamer verhindert als die bekannten Maßnahmen. Der erfindungsgemäße Luftverteiler hat ein Verteilergehäuse, in dem ein Frischlufteinlass ausgebildet ist, und wenigstens eine im Verteilergehäuse auf einer Achse schwenkbar gelagerte Luftklappe. Die Luftklappe ist im Frischlufteinlass quer zur Strömungsrichtung angeordnet, und in ihrer Schließstellung liegt sie mit ihrem Außenrand auf einer Dichtfläche am Verteilergehäuse auf, die den Frischlufteinlass berandet. Im Abstand von dem nahe der Schließstellung zwischen Außenrand und Dichtfläche gebildeten Durchtrittsspalt sind Umlenkelemente angeordnet, die in unregelmäßigen Abständen quer zur Strömungsrichtung verteilt sind und die quer zur generellen Strömungsrichtung eine Variation der Luftströmungsgeschwindigkeit bewirken. Innerhalb des Durchtrittsspalts ist somit die Strömungsgeschwindigkeit inhomogen, obwohl der Strömungsquerschnitt keine lokalen Verengungen aufweist. Da die Strömungsgeschwindigkeit nicht im Durchtrittsspalt, sondern im Abstand davon moduliert wird, treten am Durchtrittsspalt selbst keine lokal verengten Strömungsquerschnitte auf, so dass keine neuen Störgeräusche erzeugt werden.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform sind an der Luftklappe Rippen angeordnet, die bei nahezu geschlossener Luftklappe in den Strömungsweg ragen und unregelmäßige Längen aufweisen. Die unregelmäßigen Abstände betragen zwischen 5 mm und 50 mm, während die unregelmäßigen Längen zwischen 5 mm und 30 mm betragen. Mit derart angeordneten Rippen lässt sich die angestrebte Variation der Luftströmungsgeschwindigkeit im Abstand von dem Durchtrittsspalt auf sehr einfache Weise erzielen, wobei diese Variation durch Form, Größe und Anordnung der Rippen, sowohl strömungsabwärts als auch strömungsaufwärts vom Durchtrittsspalt in Strömungsrichtung gesehen, optimiert werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Perspektivansicht eines Luftverteilers zur Frischluft- und Umluftsteuerung;
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2 eine Draufsicht einer Frischluftklappe;
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3 eine Schnittansicht der Luftklappe;
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4 einen schematischen Querschnitt des Luftverteilers;
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4A und 4B vergrößerte Detailansichten von Ausschnitten A und B in 4; und
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5 eine Perspektivansicht des Luftverteilers mit Blick auf die Relativanordnung von Umlenkelementen an einer Frischluftklappe und an einem Wandbereich des Verteilergehäuses.
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Der in 1 gezeigte Luftverteiler für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage in Fahrzeugen hat ein Verteilergehäuse, das allgemein mit 10 bezeichnet ist und auf ein (nicht gezeigtes) Gebläse aufgesetzt wird.
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Das Verteilergehäuse 10 hat einen Frischlufteinlass 12 und einen Umlufteinlass 14. Der Frischlufteinlass 12 wird durch zwei schwenkbar um parallele Achsen im Verteilergehäuse 10 gelagerte Frischluftklappen 16 gesteuert. Der Umlufteinlass 14 wird durch eine im Verteilergehäuse 10 schwenkbar gelagerte Umluftklappe 18 gesteuert. Die Luftklappen, die auch Lüftungsklappen 16 und 18 genannt werden, werden durch einen seitlich am Verteilergehäuse 10 angeordneten Stellantrieb 20 bewegt. Der Frischlufteinlass 12 ist durch einen Steg 22 in zwei Hälften geteilt, von denen jede durch eine der Frischluftklappen 16 verschlossen wird. Diese Lüftungsklappen 16 sind rechteckförmig und erstrecken sich entlang ihrer Schwenkachse. Sie bestehen aus einem starren Kunststoffkörper 16a und einer an dessen Außenumfang angesetzten Dichtlippe 16b aus elastischem Material. Die Dichtlippen wirken mit einer am Verteilergehäuse gebildeten Dichtfläche zusammen, die den Frischlufteinlass 12 berandet. Der Steg 22 bildet für jede der Frischluftklappen 16 eine Seite der umlaufenden Dichtfläche.
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Die erfindungsgemäßen Besonderheiten des Luftverteilers werden nun unter Bezugnahme auf die 4, 4A, 4B sowie 5 näher erläutert.
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Der Frischlufteinlass 12 ist zwischen einem unteren Wandbereich 10a und einem oberen Wandbereich 10b des Verteilergehäuses 10 begrenzt. An dem oberen Wandbereich 10b ist eine Dichtfläche 30 gebildet, die mit dem freien Ende der Dichtlippe 16b der Frischluftklappe 16 zusammenwirkt.
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Die 4, 4A und 4B zeigen die Frischluftklappen in einer an die endgültige Schließstellung angenäherten Position. In 4A ist ein verbleibender Durchtrittsspalt mit SA bezeichnet. Strömungsaufwärts und im Abstand von diesem Durchtrittsspalt SA ist an dem Kunststoffkörper 16a der Frischluftklappe 16 ein Umlenkelement gebildet, das als Rippe 32 ausgebildet ist, die senkrecht von dem Kunststoffkörper 16a aufragt. Diese Rippe 32 kann in dem Kunststoffkörper 16a eingeformt oder an diesen angesetzt oder angeformt sein. Strömungsabwärts und gleichfalls im Abstand von dem Durchtrittsspalt SA ist an dem Wandbereich 10b des Verteilergehäuses eine weitere Rippe, 34, angeordnet. Diese Rippe 34 erstreckt sich allgemein parallel zu der Rippe 32, wenn diese sich in der in 4A gezeigten Stellung befindet. Somit erstrecken sich beide Rippen 32, 34 allgemein quer zu einer Frischluftströmung, die durch den Durchtrittsspalt SA verläuft. Die Rippen 32, 34 ragen in diese Strömung hinein, lenken sie lokal um und bewirken dadurch eine Modulation der Strömungsgeschwindigkeit, wie noch näher erläutert wird.
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Die Rippen 32 und 34 erstrecken sich aber nicht durchgehend über die gesamte Länge der Frischluftklappen 16. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform trägt vielmehr jeder starre Kunststoffkörper 16a drei über seine Länge verteilt angeordnete Rippen 32a, 32b und 32c, deren Länge verschieden ist. Die beiden längeren Rippen 32a und 32b sind in relativ geringem Abstand voneinander, von beispielsweise 5 mm, auf der einen Hälfte der Luftklappe angeordnet, während die kürzeste Rippe 32c auf der anderen Hälfte in größerem Abstand, von beispielsweise 50 mm, von den anderen Rippen angeordnet ist.
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Ebenso sind die Rippen 34 ungleichmäßig über die entsprechende Erstreckung am Wandbereich 10b verteilt. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind, wie in 5 ersichtlich, vier Rippen 34a, 34b, 34c und 34d in ungleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet, und zwar „auf Lücke” in bezug auf die in 5 ebenfalls dargestellten Rippen 32a, 32b und 32c der Klappe. Es ist auch ersichtlich, daß die Rippen 34a bis 34d an ihrer freien Kante eine Kontur aufweisen, die sich aus halbkreisförmigen Einschnitten und geraden Scheitelbereichen zusammensetzt. Wenngleich dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, können auch die Rippen 32 der Frischluftklappen eine ähnlich gestaltete Kontur aufweisen. Es ist anzumerken, dass die Länge der Rippen, die an der Klappe angeordnet sind, und/oder der Rippen, die am Wandbereich 10b angeordnet sind, und/oder der Rippen, die am Steg 22 gelegen sind, unregelmäßig ist und zwischen 5 mm und 30 mm beträgt.
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Wie in 4B gezeigt, bildet der Steg 22 eine Dichtfläche 40, die mit einer Dichtlippe oder einem Außenrand 16b der in 4B unteren Frischluftklappe zusammenwirkt. Der Steg 22 weist auch eine Dichtfläche 42 auf, die mit der Dichtlippe 16b der in 4B oberen Frischluftklappe zusammenwirkt. Zwischen dem Steg 22 und der oberen Frischluftklappe ist ein oberer Durchtrittsspalt SB1 gebildet, ebenso wie ein unterer Durchtrittsspalt SB2 zwischen dem Steg 22 und der unteren Frischluftklappe. Die untere Frischluftklappe 16 trägt eine Rippe 32, die in gleicher Weise wie in 4A an dem starren Kunststoffkörper 16a nahe dem Übergang zur Dichtlippe 16b angeordnet ist und bei der konkreten Ausführungsform durch drei einzelne Rippen 32a, 32b und 32c gebildet ist, wie in 2 gezeigt. Auch hier befindet sich die Rippe 32 strömungsaufwärts im Abstand von dem Durchtrittsspalt SB2. Der Steg 22 ist strömungsabwärts vom Durchtrittsspalt SB1 an seiner der oberen Frischluftklappe gegenüberliegenden Kante mit einer gewellten Kontur oder mit einem wellenförmigen Rand versehen, die/der in 4B gestrichelt als 22a angedeutet und auch in 1 zu erkennen ist. Es versteht sich, dass diese wellenförmige Kontur oder dieses wellenförmige Profil an der freien Längskante, d. h. an der zum Inneren des Verteilergehäuses 10 ausgerichteten Kante des Stegs 22 ausgebildet ist.
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Durch die Rippen 32 und die wellenförmige Kontur 22a wird die in 4B durch Pfeile angedeutete Frischluftströmung strömungsaufwärts von dem Durchtrittsspalt SB2 und strömungsabwärts von dem Durchtrittsspalt SB1 in der Weise moduliert, dass die Luftgeschwindigkeitsverteilung über die Länge der Durchtrittsspalte inhomogen ist. Dadurch werden die beim Schließvorgang der Frischluftklappen unvermeidlichen Störgeräusche über ein verbreitertes Frequenzspektrum verteilt, in dem keine ausgeprägten Maxima auftreten. Durch die Anordnung, Form und Anzahl der Rippen bzw. Umlenkelemente kann das entstehende Frequenzspektrum optimiert werden. Beispielsweise kann es günstig sein, wenn bei der in 5 gezeigten Anordnung die Rippen 32a, 32b und 32c der Frischluftklappe generell auf Lücke zu den Rippen 34a bis 34d am Wandbereich 10b des Verteilergehäuses 10 angeordnet sind, jedoch mit einer gewissen Überlappung an den Rändern der Rippen.
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Die Rippen 34a bis 34d können verschieden tiefe und verschieden geformte Ausnehmungen und Scheitelbereiche aufweisen. Ebenso können die Rippen 32a bis 32c konturiert sein und unterschiedliche Höhen aufweisen. Wesentlich bei allen Ausführungsformen ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Abstand von dem jeweiligen Durchtrittsspalt in der Weise moduliert wird, dass die Luftströmungsgeschwindigkeitsverteilung über die Länge des Durchtrittsspalts inhomogen ist. Dieses Ergebnis wird mit Umlenkelementen erreicht, die beispielsweise die Form der Rippen 32, 32a bis 32c, 34, 34a bis 34d und die wellenförmige Kontur des Stegs 22 annehmen.
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Es ist anzumerken, dass dieses Ergebnis besonders gut erzielt wird, wenn der Abstand zwischen den Umlenkelementen und dem Luftdurchtrittsspalt zwischen 8 mm und 25 mm beträgt, wobei der Mindestabstand durch die Begrenzung des Übergangs zwischen dem starren Körper 16a der Klappe und der Dichtlippe 16b gesteuert ist.
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Es wird ferner angenommen, dass der Durchtrittsspalt zwischen dem Außenrand der Klappe und der Dichtfläche des Gehäuses gebildet ist, wenn der Raum zwischen diesem Rand und der Dichtfläche zwischen 1 mm und 7 mm beträgt. Es wird dann angenommen, dass sich die Klappe nahe der Schließstellung befindet.
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Die Rippen, die an der Klappe, am Gehäuse oder am Steg liegen, haben eine Höhe zwischen 1 mm und 7 mm, wobei diese Höhe zwischen der Fläche des die Rippe tragenden Elements, an deren Basis, und dem Rand dieser Rippe, der in der Luftströmung liegt, gemessen wird. Es ist anzumerken, dass eine enge Beziehung zwischen der Höhe der Rippen und dem Abstand zwischen diesen und dem Durchtrittsspalt besteht.
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Die Bedeutung der Begriffe strömungsaufwärts und strömungsabwärts sind bezüglich der Bewegungsrichtung der Luftströmung innerhalb des Luftverteilers zu verstehen.
