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Die vorliegende Erfindung betrifft ein luftführendes Gehäuse, umfassend eine Gehäuseunterschale mit einem umlaufenden ersten Rand und eine Gehäuseoberschale mit einem an den ersten Rand angepassten, umlaufenden zweiten Rand. Der erste und zweite Rand bilden einen ersten Kontaktbereich. Optional ist die Gehäuseoberschale zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt. An den zusammenstoßenden Rändern jeweils zweier solcher Gehäuseoberschalenteile wird dann wenigstens ein weiterer Kontaktbereich gebildet. Das luftführende Gehäuse umfasst des Weiteren eine Dichtungsvorrichtung im ersten Kontaktbereich und optional, d.h. falls vorhanden, im weiteren Kontaktbereich, wobei ein gegenüber der Gehäuseaußenseite abgedichteter Gehäuseinnenraum gebildet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem solchen luftführenden Gehäuse.
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Luftführende Gehäuse, insbesondere von Kraftfahrzeugklimaanlagen, werden zumeist aus wenigen Gehäuseteilen, insbesondere aus spritzgegossenen Halbschalen aus einem harten Kunststoff hergestellt. Diese Gehäuseteile werden aneinandergesetzt und entlang dieses Kontaktbereichs in geeigneter Form abgedichtet, um einen Luftverlust aus dem luftführenden Gehäuse zu vermeiden. Ferner muss auch eine Leckage von mit der Luft mitgeführtem Wasser aus dem Gehäuse vermieden werden. Insbesondere in jenen Bereichen an der Gehäuseinnenwand, in denen Tropfenflug herrscht und/oder sich eine Wasserbenetzung einstellt, kann es dabei durch Kapillarkräfte entlang dem Kontaktbereich im ungünstigsten Fall zu einer schleichenden Leckage kommen. Dies ist insbesondere in den Bereichen am kritischsten, in denen z.B. durch die räumliche Nähe eines Gebläses eine starke Luftverwirbelung und/oder ein hoher Druckunterschied zwischen dem Gehäuseinnern und der Umgebung herrscht.
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Je nach vorgegebener Spezifikation eines Kraftfahrzeugs muss das luftführende Gehäuse der Kraftfahrzeugklimaanlage mit einer unterschiedlichen Menge an Wassereintrag zurechtkommen, ohne dass eine nennenswerte Leckage an der Gehäuseaußenseite auftritt.
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Aus der
DE 10 2013 101 263 A1 ist beispielsweise eine Dichtungsanordnung zwischen zwei Gehäuseteilen bekannt. Die verstärkte Dichtwirkung wird dort durch eine Feder-Nut-Verbindung mit einem innerhalb der Nut verlaufenden Dichtmaterial erreicht, welches bei der Verbindung von Feder und Nut zusammengedrückt wird. Aus dem Stand der Technik sind weitere, ähnliche Dichtungsanordnungen bekannt, wie z.B. aus der
DE 43 24 913 C1 und der
DE 102 13 064 A1 .
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Nachteilig an solchen Konzepten ist, dass durch das zusätzliche Dichtmaterial die Herstellung und Montage recht aufwändig ist und mit großer Sorgfalt durchgeführt werden muss.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung für ein luftführendes Gehäuse der eingangs genannten Art anzugeben, welches einfach herzustellen ist und welches selbst einem relativ hohen Wassereintrag in das luftführende Gehäuse ohne nennenswerte Leckage standhält.
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Diese Aufgabe wird durch ein luftführendes Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Kraftfahrzeugklimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße luftführende Gehäuse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung zur Gehäuseaußenseite hin eine Randkammer umfasst, welche wenigstens abschnittsweise entlang des ersten Kontaktbereichs und/oder des optional vorhandenen weiteren Kontaktbereichs ausgebildet ist. In der Randkammer ist erfindungsgemäß eine Passage ausgebildet, welche mit einem Bereich in der Gehäuseunterschale kommuniziert. Hierdurch kann Kapillarwasser, welches in den besagten Randbereich eindringt, in der Randkammer gesammelt und über die Passage wieder in das Gehäuse zurückgeführt werden. Der in dem luftführenden Gehäuse bestehende leichte Überdruck gegenüber der Umgebung ermöglicht, dass in der Randkammer ebenfalls leichter Überdruck herrscht. Dieser Druck sowie der fluiddynamisch beruhigte Bereich in der Randkammer ermöglichen ein Absinken des eingedrungenen Wassers und dessen Rückführung in den Innenbereich des Gehäuses. Es kann auf zusätzliches Dichtmaterial verzichtet werden.
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Es sei angemerkt, dass der erste Kontaktbereich beliebig ausgestaltet sein kann. Er besteht beispielsweise aus einer Nut-Feder-Verbindung, welche integral in den Rändern der Gehäuseunterschale und der Gehäuseoberschale ausgebildet ist. Im Bereich der angrenzenden Randkammer kann der erste Kontaktbereich auch nur als einfacher Stoß, Überblattung oder Überfalzung ausgestaltet sein. Der Kontaktbereich zwischen der Gehäuseunterschale und der Gehäuseoberschale muss nicht strikt horizontal verlaufen. Er kann sich abschnittsweise z.B. auch vertikal oder schräg erstrecken. Die Gehäuseteile können an sich mehrteilig ausgebildet sein, wobei die Teile dichtend miteinander verbunden sind. Das Gehäuse kann ferner weitere Teile wie z.B. lösbar verbundene Deckel umfassen.
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Vorteilhafterweise kommuniziert die Passage mit einem Bereich in der Gehäuseunterschale, welcher in Bezug zu einer definierten Normallage des luftführenden Gehäuses unterhalb desjenigen Kontaktbereichs liegt, an welchem abschnittsweise die Randkammer ausgebildet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass über die Passage rückgeführtes Wasser durch die Gravitation nach unten abgeführt wird und nicht mehr in den ersten Kontaktbereich gelangen kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Randkammer aus einem unteren Teil und einem oberen Teil gebildet, welche jeweils integral in der Gehäuseunterschale und der Gehäuseoberschale ausgebildet sind. Der untere Teil und der obere Teil der Randkammer sind mittels einer umlaufenden Nut-Federverbindung miteinander verbunden. Diese Anordnung ist einfach herzustellen und zusammenzubauen. Außerdem wird durch die Nut-Feder-Verbindung die Randkammer nach außen so gut abgedichtet, dass kein nennenswerter Luftverlust gegenüber dem Gehäuseinnenraum entsteht. In der Randkammer aufgefangenes Wasser kann somit über die Passage schnell in den Gehäuseinnenraum zurückgeführt werden.
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Randkammern (ggf. auch mehrere Randkammern) können an sich an beliebiger Stelle eines Kontaktbereichs zweier Gehäuseteile ausgebildet werden. Insbesondere ist eine Randkammer im Bereich eines Druckgefälles in Kombination mit dem Auftreten von Tropfenflug oder Wasserbenetzung im luftführenden Kanal vorgesehen. Zumeist ist es ausreichend, wenn die Randkammer in der Nähe eines im luftführenden Gehäuse angeordneten Gebläses und/oder unmittelbar stromabwärts dazu angeordnet ist. An dieser Position ist mit dem größten Auftreten von Tropfenflug und Wasserbenetzung zu rechnen.
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Die Größe der Randkammer kann an die Gegebenheiten des luftführenden Gehäuses, z.B. deren Größe und Wandstärke, sowie an die zu erwartenden Menge an Leckage im Bereich des ersten bzw. zweiten Kontaktbereichs angepasst werden. Typischerweise weist die Randkammer eine Breite auf, welche um einen Faktor 1–10, vorzugsweise um einen Faktor 2–5 größer als die Wandstärke des Gehäuses ist. Sie liegt bevorzugt zwischen 2–10 mm, besonders bevorzugt bei etwa 5 mm. Diese Dimensionierung stellt einen guten Kompromiss zwischen verfügbarem zusätzlichem Bauraum sowie der Wirksamkeit und dem Innenvolumen der Randkammer dar.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die in der Randkammer ausgebildete Passage vorzugsweise über die gesamte oder zumindest einen Großteil der Höhe der Randkammer. Sie ist vorzugsweise als im Wesentlichen vertikal verlaufende, schlitzartige Öffnung ausgestaltet. Ein Schlitz in der Randkammer ist einfach herzustellen. Außerdem vermindert die vertikale Erstreckung der Passage die Gefahr eines Rückstaus, insbesondere falls durch einen zu hohen Wasserstand der Druckausgleich zwischen der Randkammer und dem Gehäuseinnenraum unterbunden zu werden droht. Anstelle einer schlitzartigen Öffnung können alternativ auch mehrere Löcher oder kürzere Schlitze übereinander vorgesehen sein. Vorteilhaft ist es ferner, wenn in Bezug zu einer definierten Normallage des luftführenden Gehäuses die Passage sich bis wenigstens in den Bereich um den Tiefstpunkt in der Randkammer erstreckt. Dies ermöglicht eine frühzeitige Entleerung der Randkammer zumindest bei Normallage des luftführenden Gehäuses.
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Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen luftführenden Gehäuses ist vorgesehen, dass mehrere Passagen von der Randkammer in die Gehäuseunterschale vorgesehen sind. Diese mehreren Passagen sind so in der Randkammer positioniert, dass, falls betriebsbedingt wenigstens zwei unterschiedliche Ausrichtungen des luftführenden Gehäuses zugelassen sind, durch welche sich mehrere ausrichtungsabhängige Tiefstpunkte in der Randkammer ergeben, sich jeweils mindestens eine der Passagen in je einen Bereich um einen ausrichtungsabhängigen Tiefstpunkt in der Randkammer erstreckt. Dies erlaubt eine Entleerung der Randkammer bei verschiedenen Ausrichtungen des Kraftfahrzeugs.
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Das luftführende Gehäuse ist typischerweise ein mit einem Gebläse ausgestattetes Spiralgehäuse einer Kraftfahrzeugklimaanlage, ohne hierauf jedoch beschränkt zu sein.
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Erfindungsgemäß ist eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem zuvor genannten luftführenden Gehäuse ausgestattet.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
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Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeugklimagerät mit einem luftführenden Gehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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die 2 zeigt den Detailausschnitt A1 aus der 1,
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die 3 zeigt die Gebläse-Schnecke des Kraftfahrzeugklimageräts gemäß 1 in einer Schnittansicht,
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die 4 und 5 zeigen den Detailausschnitt A2 im Bereich der Dichtvorrichtung aus der 3 in zusammengesetzter und leicht getrennter Anordnung,
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die 6 zeigt einen Teilausschnitt der Gehäuseunterschale mit der Randkammer und der Schlitzpassage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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die 7 zeigt schematisch einen Teilausschnitt eines luftführenden Gehäuses mit mehrteiliger Gehäuseoberschale gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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die 8 zeigt schematisch die Gehäuseunterschale des luftführenden Gehäuses aus der 7 und
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die 9 zeigt schematisch eine Draufsicht der mehrteiligen Gehäuseoberschale gemäß der 7.
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In der 1 ist ein Kraftfahrzeugklimagerät 10 mit einem hier kurz als Klimagehäuse 11 bezeichneten luftführenden Gehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Klimagehäuse 11 umfasst einen Lufteinlass 12, über welchen Luft in das Klimagehäuse 11 eingesaugt werden kann. Der Luftstrom passiert eine Gebläse-Schnecke 13, in welcher ein zum Erzeugen des Luftstroms verantwortliches Radialgebläse 14 (siehe 3) angeordnet ist. Das Klimagerät 10 umfasst weitere Komponenten, wie insbesondere im Luftstrom angeordnete Filter und Wärmetauscher, die als solche bekannt sind und auf die hier nicht weiter eingegangen wird.
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In der 2 ist der Detailausschnitt A1 im Bereich der Gebläse-Schnecke 13 aus der 1 näher dargestellt. Das Klimagehäuse 11 umfasst eine Gehäuseunterschale 15 und eine Gehäuseoberschale 16A. Die Gehäuseunterschale 15 weist einen umlaufenden ersten Rand auf und die Gehäuseoberschale 16A weist einen an den ersten Rand angepassten, umlaufenden zweiten Rand auf. Beide Ränder bilden den Kontaktbereich 17A, welcher luftdicht ausgestaltet ist. Im gezeigten Fall bilden die beiden Ränder eine einfache, an sich bekannte und im Wesentlichen umlaufende Nut-Feder-Verbindung als Dichtvorrichtung 20.
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In der 3 ist die Gebläse-Schnecke 13 des Kraftfahrzeugklimageräts 10 gemäß 1 in einer Schnittansicht mit Blick auf das Radialgebläse 14 dargestellt. Im Bereich der Gebläse-Schnecke 13 kommt es durch die Rotation des Radialgebläses 14 zu Luftverwirbelung und lokalen Druckgradienten. Über den Lufteinlass 12 mit dem Luftstrom in das Klimagehäuse 11 eingeführtes Wasser wird hier verstärkt an die Innenwand des Klimagehäuses 11 geschleudert.
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Aus diesem Grunde ist die im Wesentlichen zwischen Gehäuseunterschale 15 und Gehäuseoberschale 16A umlaufende Nut-Feder-Verbindung in diesem Bereich durch eine zusätzliche Dichtungsmaßnahme verstärkt. Die Dichtungsvorrichtung 20 im Bereich A2 wird im Folgenden mit Bezug zu den 4 bis 6 näher erläutert. In den 4 und 5 ist dabei der Detailausschnitt A2 aus der 3 in zusammengesetzter und leicht getrennter Anordnung dargestellt, während in der 6 ein Teilausschnitt der Gehäuseunterhälfte 15 dargestellt ist.
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Im Bereich A2 umfasst die Dichtungsvorrichtung 20 zur Gehäuseaußenseite hin eine Randkammer 21, welche entlang des Kontaktbereichs 17A über eine Länge von etwa 50 mm–100 mm, beispielsweise von 80 mm ausgebildet ist. Die Randkammer 21 wird dabei aus einem unteren Teil und einem oberen Teil gebildet, welche jeweils integral in der Gehäuseunterschale 15 und der Gehäuseoberschale 16A ausgebildet sind. Der untere Teil und der obere Teil der Randkammer 21 sind mittels einer umlaufenden Nut-Federverbindung 23 miteinander verbunden.
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Tests haben gezeigt, dass im Bereich des Radialgebläses 14 in ungünstigen Fällen Wasser W von der Gehäuseinnenseite her an der Kontaktstelle 17A mittels Kapillarkräften durch die Nut-Feder-Verbindung 23 kriechen kann. Dieses Wasser W gelangt nun in die Randkammer 21, wo es nicht mehr von dem Radialgebläse 14 verwirbelt werden kann, sich folglich beruhigt und zu Boden sinkt.
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Wie in der 6 dargestellt ist, umfasst die Randkammer 21 einen umlaufenden Rand 21A, welcher von einem schmalen, über die ganze Höhe der Randkammer 21 verlaufenden Durchlass 22A durchbrochen ist. Von hier aus erstreckt sich eine Schlitzpassage 22, welche von einem Bereich in der Nähe des Tiefstpunktes 24 der Randkammer 21 in einen von der Gehäuseunterschale 15 gebildeten Innenbereich des Klimagehäuses 11 mündet. Der Tiefstpunkt 24 ist hier in Bezug zu einer Normallage des in einem Kraftfahrzeug eingebauten Klimageräts 10 zu verstehen.
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Der untere Teil der Schlitzpassage 22 ist integral in der unteren Gehäusehälfte 15 vorgesehen, sodass Wasser W, welches sich in der Randkammer 21 sammelt, problemlos in die untere Gehäusehälfte 15 abfließen kann. Die Schlitzpassage 22 mündet dabei stromabwärts von dem Radialgebläse 14 im Klimagehäuse 11, wodurch ein nochmaliges starkes Verwirbeln des hier zurückgeführten Wassers praktisch ausgeschlossen werden kann.
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Die Schlitzpassage 22 erstreckt sich über einen Großteil der Höhe der Randkammer 21, welche etwa 20 mm beträgt. Die Schlitzpassage 22 kann dabei je nach Ausführungsform ggf. auch in jenem Teil der Randkammer 21, welcher in der oberen Gehäusehälfte 16A ausgebildet ist, fortgeführt sein. Die Schlitzpassage 22 ermöglicht somit auch den Druckausgleich zwischen der Randkammer 21 und dem innenseitig angrenzenden Bereich des Klimagehäuses 11. Dieser Druckausgleich verhindert unter anderem auch, dass zusätzlich zur Kapillarwirkung kein Wasser durch den gehäuseseitigen ersten Rand der Kontaktstelle 17A in die Randkammer 21 gedrückt wird.
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Im gezeigten ersten Ausführungsbeispiel weist die Randkammer 21 eine lichte Breite von etwa 5 mm auf, wobei die Wandstärke des Gehäuses bei etwa 1,5 mm liegt. Je nach Anforderung an die zu erwartende Leckage kann die Randkammer 21 entsprechend anders dimensioniert werden. Für Kraftfahrzeugklimaanlagen ist eine Breite der Randkammer 21 zwischen 2 mm und 10 mm ein guter Kompromiss zwischen Wirksamkeit und Bauraum. Es wird davon ausgegangen, dass die Nut-Feder-Verbindung 23 im Kontaktbereich 17A an der Gehäuseinnenseite bereits eine gute Barriere gegen in das Klimagerät 10 eintretende Wasser W darstellt, sodass die in die Randkammer 21 gelangenden Wassermengen pro Zeiteinheit relativ gering sind und ausreichend schnell wieder in das Gehäuseinnere zurückgeführt werden können. Die Breite der Randkammer 21 darf andererseits aber nicht so eng werden, dass ein freies Abfließen des Wassers W aus der Randkammer 21 übermäßig erschwert wird.
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Mit Bezug zu den 7 bis 9 wird ein Klimagehäuse 11 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die zuvor mit Bezug zum ersten Ausführungsbeispiel genannten Aspekte können mit diesem zweiten Ausführungsbeispiel frei kombiniert werden. Es wird lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen.
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Die 7 zeigt schematisch einen Teilausschnitt eines Klimagehäuses 11 mit Gehäuseunterschale 15 und mehrteiliger Gehäuseoberschale 16B, 16C. Die 8 zeigt schematisch die dazugehörige Gehäuseunterschale 15 alleine und die 9 zeigt schematisch eine Draufsicht der mehrteiligen Gehäuseoberschalen 16B, 16C.
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Die Randkammer 21 wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel integral durch die Gehäuseunterschale 15 und die beiden Gehäuseoberschalenteilen 16B, 16C gebildet, wobei in der 7 der zweite Gehäuseoberschalenteil 16C der Übersicht halber nicht dargestellt ist. Es ergibt sich nun außer dem Kontaktbereich 17A zwischen den Gehäuseoberschalenteilen 16B, 16C einerseits und der der Gehäuseunterschale 15 andererseits ein zweiter Kontaktbereich 17B, welcher durch das Aneinandergrenzen der umlaufenden Randbereiche der zwei Gehäuseoberschalenteile 16B, 16C gebildet wird. Dieser zweite Kontaktbereich wird beispielsweise auch durch eine einfache Nut-Feder-Verbindung gebildet.
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Die Schlitzpassage 22 ist beispielsweise nur in einem der beiden Gehäuseoberschalenteile 16B, 16C ausgebildet. Sie erstreckt sich bis zur Gehäuseunterschale 15 in den Bereich des Tiefstpunktes 24 der Randkammer 21. Im unteren Bereich der Gehäuseunterschale 15 ist ein Drainage-Abfluss 25 vorgesehen, über welchen das Wasser dann aus dem Klimagerät 11 abfließen kann. Je nach Ausführungsform können auch zwei oder mehr Randkammern 21 vorgesehen sein, beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Klimagehäuses 11, wie dies in der 7 angedeutet ist.
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In weiteren Ausführungsformen kann noch dem Umstand Rechnung getragen werden, dass ein Kraftfahrzeug nicht nur in einer Normallage betrieben wird, sondern z.B. durch Steigungen und Gefälle oder Schräglagen unterschiedliche Ausrichtungen erfahren kann. Wenn betriebsbedingt unterschiedliche Ausrichtungen des Klimagehäuses 11 zugelassen sind, durch welche sich mehrere ausrichtungsabhängige Tiefstpunkte 24 in der Randkammer 21 ergeben, kann optional vorgesehen sein, dass mehrere Passagen 22 von der Randkammer 21 in der Gehäuseunterschale 15 vorgesehen sind, welche optional wiederum in die Oberschalen 16B, 16C fortgeführt sein können. Dies ist dann so vorzusehen, dass sich jeweils mindestens eine der Passagen 22 in je einen Bereich um einen ausrichtungsabhängigen Tiefstpunkt 24 in der Randkammer 21 erstreckt, sodass in verschiedenen Fahrsituationen eine Drainage aus der Randkammer 21 ermöglicht wird (nicht dargestellt). Alternativ dazu kann die Randkammer aber auch einfach entsprechend größer dimensioniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeugklimagerät
- 11
- Klimagehäuse (luftführendes Gehäuse)
- 12
- Lufteinlass
- 13
- Gebläse-Schnecke
- 14
- Radialgebläse
- 15
- Gehäuseunterschale
- 16A–16C
- Gehäuseoberschalen
- 17A, 17B
- Kontaktbereiche
- 20
- Dichtungsvorrichtung
- 21
- Randkammer
- 21A
- umlaufender Rand
- 22
- Schlitzpassage
- 22A
- Durchlass
- 23
- Nut-Feder-Verbindung
- 24
- Tiefstpunkt der Randkammer
- 25
- Drainage-Abfluss
- W
- Wasser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013101263 A1 [0004]
- DE 4324913 C1 [0004]
- DE 10213064 A1 [0004]
