DE102007016184A1

DE102007016184A1 - Klappenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Belüftungssystem

Info

Publication number: DE102007016184A1
Application number: DE200710016184
Authority: DE
Inventors: Klaus Röhm; Kuno Zeller; Holger Wanke; Martin Fieger
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-10-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung, aufweisend eine Klappe (3) mit einer um eine Schwenkachse (S) verschwenkbaren formstabilen Klappenfläche und ein Gehäuse (2), in welcher die Klappe (3) zur Regelung eines Luftstroms angeordnet ist, wobei im Randbereich der Klappenfläche, der aus dem gleichen Material wied er weiter innen angeordnete Bereich der Klappenfläche besteht, beabstandet von der Schwenkachse (S) Öffnungen (5'; 5'') und/oder Konturen (5) der von der Schwenkachse (S) beabstandeten Außenseite (4) vorgesehen sind und in der maximal geschlossenen Stellung der Klappe (3) ein Durchlass durch mindestens einen Teil der Öffnungen (5'; 5'') und/oder Konturen (5) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 17 335 A1 ist eine Klappe bekannt, welche zur Steuerung eines Luftstroms, insbesondere in einer Vorrichtung zur Heizung/Lüftung oder Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums dient, welche eine biegsame Lippe aufweist, die in Annäherung an eine Endstellung durch eine Kante mit einer ortsfesten Wand in Berührung treten und über eine in der Nähe der Kante angeordnete Kontaktzone einen dichten Kontakt mit der Wand in dieser Endstellung herstellen kann. Um das Problem, dass beim Schließen oder Öffnen der Klappe in bestimmten Fällen ein pfeifendes Geräusch auftritt, zu lösen, ist die Kante der Klappe in Gestalt einer gewundenen Linie ausgebildet, so dass die Kante nicht mehr mit der Wand auf ihrer gesamten Länge in Berührung ist, sondern nur noch an einzelnen Punkten. Hierbei sind zwischen der Lippe und der Wand eine Vielzahl von getrennten Zwischenräumen bestehen bleibt, die in Schließstellung verschwinden. Die Linie kann beispielsweise gezackt, sägezahnartig, asymmetrisch ausgebildet oder mit Kreisbögen versehen sein.
Eine ähnliche Klappe für die Steuerung eines Gas- oder Luftstroms ist aus der EP 0 690 272 B1 bekannt. Hierbei ist um eine im Wesentlichen steife Platte eine sich um diese erstreckende elastisch verformbare Einfassung vorgesehen, welche einen oder mehrere sich nach außen erstreckende Vorsprünge aufweist, die elastisch verformbar sind.
Derartige Klappen lassen noch Wünsche offen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Klappe zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Klappenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Hierbei ist eine Klappenanordnung vorgesehen, aufweisend eine Klappe mit einer um eine Schwenkachse verschwenkbaren formstabilen Klappenfläche und ein Gehäuse, in welcher die Klappe zur Regelung eines Luftstroms angeordnet ist, wobei im Randbereich der Klappenfläche, der aus dem gleichen Material wie der weiter innen angeordnete Bereich der Klappenfläche besteht, beabstandet von der Schwenkachse Öffnungen und/oder Konturen der von der Schwenkachse beabstandeten Außenseite der Klappe vorgesehen sind, und in der maximal geschlossenen Stellung der Klappe ein Durchlass durch mindestens einen Teil der Öffnungen und/oder Konturen gebildet ist. Durch das Vorsehen von Öffnungen und/oder Konturen im Randbereich der Klappenfläche wird es auf einfache Weise ermöglicht, eine sichere Verwirbelung der Luftströmung zu erzeugen, so dass es nicht zum Phänomen „Klappenpfeiffen" kommt. Dadurch, dass eine durchgehende, formstabile Klappenfläche verwendet werden kann, entfällt das Erfordernis eines Anspritzens oder nachträglichen Anbringens einer Weichkomponente, welche die Außenseite mit Konturen/Öffnungen bildet.
Hierbei ist bevorzugt die Dicke der Klappenfläche zumindest im Randbereich konstant. Insbesondere besteht die Klappenfläche aus einem einzigen, durchgehend verwendeten Material. Zur Verstärkung der Schwenkachse kann jedoch im zentralen Bereich oder ggf. auch in die Klappenflächen eingebettet eine Verstärkung vorgesehen sein.
Konturen können beispielsweise durch Zähne oder andere Einschnittsformen gebildet sein, so dass sich beispielsweise sägezahnartige Konturen der Außenseite ergeben. Beliebige andere Verläufe sind möglich, wie beispielsweise halbkreisförmige, parabelförmige, wellenförmige Konturen oder beispielsweise rechteckförmige Einschnitte. Hierbei kann sich auch die Tiefe der Einschnitte und/oder die Höhe der nach außen ragenden Enden unterscheiden. Die Höhe, d. h. senkrecht zur Schwenkachse gemessen der maximale Abstand zwischen dem tiefsten Einschnitt und dem äußersten Ende, beträgt vorzugsweise 1 mm bis 5 mm.
Im Falle von Öffnungen können dieselben ebenfalls beliebige Formen aufweisen, wie beispielsweise Kreise in Gestalt von Bohrungen, Dreiecke, Rechtecke, Trapeze, Langlöcher. Die Öffnungen sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet, wobei der Innendurchmesser der Öffnungen 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere 0,5 mm bis 5 mm, beträgt. Die Öffnungen können jedoch auch eine beliebige andere Gestalt aufweisen, wobei in diesem Fall der hydraulische Innendurchmesser 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere 0,5 mm bis 5 mm, beträgt.
Bei einer Klappe sind auch beliebige Kombinationen unterschiedlicher Öffnungen und/oder unterschiedlicher Konturen möglich.
Vorzugsweise beträgt der Abstand der Öffnungen, gemessen von ihren Mittelpunkten oder Flächenschwerpunkten in Richtung der Schwenkachse 1,5 mm bis 30 mm und in Richtung senkrecht zur Schwenkachse 1,5 mm bis 15 mm.
Die Öffnungen sind vorzugsweise in einem Randbereich der Klappenfläche vorgesehen, welcher bis maximal 1/3 der Strecke Schwenkachse Außenseite der Klappe von der Außenseite in Richtung Schwenkachse reicht. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Bereich bis maximal 1/4 der Strecke Schwenkachse-Außenseite der Klappe von der Außenseite in Richtung Schwenkachse. Üblicherweise beträgt die Breite des Bereichs, in welchem die Öffnungen vorgesehen sind, maximal 20 mm.
Um sicherzustellen, dass Luft an der Außenseite der Klappe auch im maximal geschlossenen Zustand vorbeiströmt, beträgt der Abstand der Außenseite der Klappe zum Gehäuse im maximal geschlossenen Zustand vorzugsweise 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere bevorzugt 0,5 mm bis 3 mm (bei Klappenlängen bis 100 mm).
Die Endpositionen der Klappe sind vorzugsweise durch die Enden von Kurvenbahnen und nicht wie ansonsten üblich durch Anschläge der Klappenfläche am Gehäuse gebildet, wobei ohne Verbindung mit dem Getriebe, von dem die Kurvenbahnen ein Teil sind, die Klappe im Gehäuse weiter um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Eine derartige Ausgestaltung stellt sicher, dass keine wesentlichen Stoßgeräusche auftreten. Ferner wird die Klappenfläche nicht unnötig belastet.
Die Unterdrückung von unerwünschten Klappengeräuschen kann ferner durch Störelemente verbessert werden, welche benachbart den Öffnungen und/oder Konturen angeordnet sind. Als Störelemente dienen Vorsprünge und/oder Vertiefungen, die an bzw. in der Klappenfläche vorgesehen sind. Diese Störelemente können auf einer oder auf beiden einander gegenüberliegenden Klappenflächen ausgebildet sein. Die Abmessungen (auch in Bezug auf die Höhe bzw. Tiefe) der Störelemente sind im Prinzip nicht begrenzt, liegen bevorzugt jedoch im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Die Störelemente können beispielsweise eine halbkugelartige, noppenförmige, zylinderförmige, quaderförmige, pyramidenstumpfförmige, kegelstumpfförmige Gestalt haben, jedoch sind auch beliebige andere Ausgestaltungen möglich.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Komfortdüse mit einer Spot-Klappe und einer Diffusklappe von hinten,
2 eine perspektivische Ansicht der Komfortdüse von 1,
3 die Komfortdüse von 1 von vorn,
4 einen Schnitt entlang Linie B-B von 3,
5 einen Schnitt entlang Linie A-A von 1,
6 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
7 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch die Klappenanordnung von 6,
8 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
9 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
10 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
11 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
12 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
13 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,
14 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer Klappe gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel,
15 einen Schnitt entlang Linie XV-XV von 14, und
16 einen Schnitt durch verschiedene Störelemente.
Eine Klappenanordnung 1, welche für die Regelung der Luftzufuhr über eine Komfortdüse mit regelbarem Luftstrahl (gerichtet/diffus) eines Kraftfahrzeug-Belüftungssystems dient, weist ein Gehäuse 2 und zwei Klappen 3, nämlich eine Spot-Klappe 3a und eine Diffus-Klappe 3b, auf, die gekoppelt über ein Kurvengetriebe in Abhängigkeit voneinander öffen- und schließbar sind. Die Spot-Klappe 3a und die Diffus-Klappe 3b sind vorliegend einander entspre chend ausgebildet, jedoch sind auch unterschiedliche Klappen kombinierbar. Die Klappenfläche der Klappen 3 ist im Wesentlichen langgestreckt rechteckförmig ausgebildet, wobei die Schwenkachse jeweils in Richtung der Längserstreckung mittig in der Klappenfläche verläuft.
Vorliegend sind die Klappen 3 derart ausgebildet, dass sich auf ihren Außenseiten 4, d. h. auf den von den Schwenkachsen S am beabstandetsten Seiten, in der maximal geschlossenen Stellung nicht an dem Gehäuse 2 anliegen, so dass stets ein gewisser Luftstrom an den Klappen 3 vorbeiströmen kann. Da es sich vorliegend jeweils um Schmetterlingsklappen handelt, sind beide Außenseiten 4 entsprechend angeordnet. Ferner ist, um Pfeiffgeräusche zu vermeiden, jede dieser Außenseiten 4 der Klappen 3 gezahnt ausgebildet. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Zähne 5 leicht abgerundet ausgebildet. Die Zahnhöhe beträgt vorliegend 3 mm. Der Abstand zwischen den äußeren Enden der Zähne 5 zum Gehäuse 2 in maximal geschlossener Stellung der Klappe 3 beträgt vorliegend 1 mm.
Die beiden Klappen 3 sind vorliegend etwa übereinander im Gehäuse 2 angeordnet, wobei sie einen Luftstrom, der über einen im Gehäuse 2 ausgebildeten Zuführ-Luftkanal zu den Klappen 3 geleitet wird, regeln. Hierfür ist zwischen den Klappen 3 eine Trennwand vorgesehen, welche die beiden durch die Regelung der Klappen 3 gebildeten Luftströme voneinander trennt. Die Weiterleitung der Luft an den Luftaustritt erfolgt auf an sich bekannte Weise.
6 und 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Klappenanordnung 1, wobei die Klappe 3 im Wesentlichen entsprechend der Klappe 3 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht abgerundet, sondern relativ spitzkantig und stehen enger. Die Zahnhöhe beträgt 2 mm, und der Abstand zwischen dem äußeren Ende der Zähne 5 und dem Gehäuse 2 beträgt 2 mm. Wie aus 7 ersichtlich, endet die Klappenfläche nicht in einem rechten Winkel, sondern ist leicht in eine Richtung abgeschrägt. Der sich hierbei ergebene spitze Winkel an der Klappenaußenseite liegt in Schließrichtung vorne. Die Darstellung von 7 zeigt den vollständig geschlossenen Zustand der Klappe 3, wobei die Klappenfläche nicht senkrecht zur der Außenseite gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses angeordnet ist. Eine entsprechende Stellung kann beispielsweise über seitliche Anschläge oder eine entsprechende Begrenzung an der Drehachse vorgesehen sein. Vorliegend erfolgt die Begrenzung der Drehbewegung über die Kulissenbahn der zur Klappe 3 gehörenden Getriebeanordnung.
Gemäß dem dritten, in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die aus einem harten Kunststoff bestehende Klappe 3 der Klappenanordnung benachbart der Außenseite 4 mit drei Reihen gleichmäßig verteilt angeordneter Bohrungen 5' versehen, welche die gleiche Funktion wie die Zähne 5 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele haben. Die Bohrungen 5' haben einen Durchmesser von 1 mm und haben einen Abstand – gemessen von Bohrungsmitte zu Bohrungsmitte der horizontal oder vertikal benachbarten Bohrung 5' – von 5 mm. Die Bohrungen 5' sind alle in einem Randbereich der Klappenfläche vorgesehen sind, welcher bis 1/3 der Strecke Schwenkachse S – Außenseite 4 der Klappe 3 von der Außenseite 4 in Richtung Schwenkachse S reicht.
Auch in diesem Fall ist die Klappenanordnung derart ausgebildet, dass die Außenseite 4 nicht in Anlage an das Gehäuse (nicht dargestellt) gelangt, d. h. es ist stets ein Spalt zwischen Klappe 3 und Gehäuse vorgesehen. Vorliegend beträgt die Spaltbreite zwischen der Außenseite 4 der Klappe 3 und dem Gehäuse 0,5 mm.
9 zeigt beispielhaft ein viertes Ausführungsbeispiel, wobei an Stelle der Bohrungen 5' des dritten Ausführungsbeispiels unterschiedliche Öffnungen 5'' vorgesehen sind. So sind beispielsweise quadratische, rechteckförmige, dreieckförmige, wellenartige Öffnungen 5'' in der Nähe der Außenseite 4 der Klappe 3 angeordnet. Die Öffnungen 5'' sind hierbei im äußeren Viertel der Klappenfläche angeordnet. Auch in diesem Fall besteht die Klappenfläche aus einem harten Kunststoff.
Die 10 bis 13 zeigen beispielhaft verschiedene Klappen 3 mit nicht rechteckförmiger Gestalt. So weist die Klappe 3 von 10 eine schräg verlaufende Außenseite mit einer gezahnten Struktur auf. Die Klappe 3 von 11 weist eine V-förmige Außenseite mit gezahnter Struktur und die Klappe 3 von 12 eine dreieckförmige Außenseite mit gezahnter Struktur auf. 13 zeigt einen halbrunden Verlauf der Außenseite, ebenfalls mit gezahnter Struktur. Wie aus den Beispielen ersichtlich ist, ist der Verlauf der Außenseite nicht beschränkt und kann nahezu beliebig sein. Ferner sind an Stelle von einer gezahnten Struktur auch andere Strukturen möglich, beispielsweise wie zuvor beschrieben, oder es können benachbart zur Außenseite die zuvor beschriebenen Öffnungen vorgesehen sein.
14 und 15 zeigen ausschnittsweise eine Klappe 3 mit rechteckförmiger Gestalt und einer gezahnten Außenseite, wobei leicht nach innen bezüglich der Zähne versetzt sich nach außen halbkugelartig erhebende Strörelemente 6 ausgebildet sind. Diese Störelemente 6 übernehmen – vorliegend in Verbindung mit der gezahnten Außenseite – die Funktion, eine unerwünschte Geräuschbildung auf Grund der an der Klappe 3 vorbeiströmenden Luft zu verhindern. Die Störelemente 6 weisen vorliegend einen Durchmesser von 1 mm und eine Höhe von 0,5 mm auf. Hierbei weisen sie einen Abstand von ca. 2 mm auf.
Gemäß einer Variante sind zwei auf Lücke versetzte Reihen von Störelementen vorgesehen, wobei der Abstand der Reihen ca. 2 mm beträgt.
In 16 sind beispielhaft verschiedene Gestalten von Störelementen 6 dargestellt. So sind neben halbkugelartigen, noppenförmigen, zylinderförmigen, quaderförmigen, pyramidenstumpfförmigen, kegelstumpfförmigen Gestalten auch beispielsweise gebogen stiftartige Gestalten möglich. Neben nach außen vorstehenden Störelementen können auch entsprechende Vertiefungen vorgesehen sein, welche eine vergleichbare Funktion aufweisen, weshalb auf derartige, nicht durchgebrochene Vertiefungen auch als Störelemente Bezug genommen wird.
Die Störelemente und/oder Vertiefungen können mit Öffnungen und/oder Konturen der Außenseiten der Klappen beliebig kombiniert werden. Die Abmessungen der Störelemente betragen vorzugsweise 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere 0,5 mm bis 5 mm. Die Abstände zwischen einzelnen Störelementen betragen vorzugsweise 1,5 mm bis 30 mm in der Richtung parallel zur Schwenkachse und 1,5 mm bis 15 mm in der Richtung senkrecht zur Schwenkachse.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19717335 A1 [0002]
- EP 0690272 B1 [0003]

Claims

Klappenanordnung, aufweisend eine Klappe (3) mit einer um eine Schwenkachse (S) verschwenkbaren formstabilen Klappenfläche und ein Gehäuse (2), in welcher die Klappe (3) zur Regelung eines Luftstroms angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Klappenfläche, der aus dem gleichen Material wie der weiter innen angeordnete Bereich der Klappenfläche besteht, beabstandet von der Schwenkachse (S) Öffnungen (5'; 5'') und/oder Konturen (5) der von der Schwenkachse (S) beabstandeten Außenseite (4) vorgesehen sind, und in der maximal geschlossenen Stellung der Klappe (3) ein Durchlass durch mindestens einen Teil der Öffnungen (5'; 5'') und/oder Konturen (5) gebildet ist.
Klappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Klappenfläche zumindest im Randbereich konstant ist.
Klappenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite (4) der Klappe (3) Konturen in Gestalt von Zähnen (5) oder anderer Einschnitte in beliebiger Gestalt ausgebildet sind, die eine Höhe von 1 mm bis 5 mm aufweisen.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5') kreisförmig ausgebildet sind, wobei der Innendurchmesser der Öffnungen (5') 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere 0,5 mm bis 5 mm beträgt, oder dass die Öffnungen (5'') eine andere Gestalt aufweisen, deren hydraulischer Innendurchmesser 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere 0,5 mm bis 5 mm beträgt.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5'; 5'') gemessen von ihren Mittelpunkten oder Flächenschwerpunkten in Richtung der Schwenkachse (S) 1,5 mm bis 30 mm und in Richtung senkrecht zur Schwenkachse (S) 1,5 mm bis 15 mm beträgt.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5', 5'') in einem Randbereich der Klappenfläche vorgesehen sind, welcher bis maximal 1/3 der Strecke Schwenkachse (S) Außenseite (4) der Klappe (3) von der Außenseite (4) in Richtung Schwenkachse (S) reicht.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Außenseite (4) der Klappe (3) zum Gehäuse (2) im maximal geschlossenen Zustand 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere bis 3 mm beträgt.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Klappenfläche durchgehend bis zu den Außenseiten (4) ausgebildet ist.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpositionen der Klappe (3) durch die Enden von Kurvenbahnen gebildet sind, wobei ohne Verbindung mit dem Getriebe, von dem die Kurvenbahnen ein Teil sind, die Klappe (3) im Gehäuse (2) weiter um die Schwenkachse (S) verschwenkbar ist.
Klappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Störelement (6) an mindestens einer Fläche benachbart zu den Öffnungen (5'; 5'') und/oder Konturen (5) ausgebildet ist.