DE19518281A1 - Vorrichtung für die Heizung und/oder Klimatisierung des Fahrgastraums eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Heizung und/oder Klimatisierung des Fahrgastraums eines Fahrzeugs.

Sie bezieht sich insbesondere auf eine solche Vorrich­ tung, die ein Luftgebläse enthält, das einen Gebläse­ luftstrom erzeugen kann, sowie einen Radiator, der mindestens von einer Teilmenge des Gebläseluftstroms durchströmt werden kann, eine Belüftungsklappe, die einen Belüftungsauslaß steuern kann, und mindestens eine weitere Verteilerklappe, die mindestens einen weiteren Verteilerauslaß steuern kann.

In einer derartigen Vorrichtung wird üblicherweise außer dem durch die Belüftungsklappe gesteuerten Belüftungsauslaß ein Entfrosterauslaß, der an eine oder mehrere Entfroster- oder Beschlagfreihaltungs­ düsen der Windschutzscheibe angeschlossen ist, und ein unterer Auslaß vorgesehen, der an eine oder mehrere Düsen angeschlossen ist, die zum Fußraum der Insassen des Fahrzeugs gerichtet sind, sowie mindestens eine Klappe, um die beiden vorgenannten Auslässe zu steu­ ern.

Im allgemeinen wird nur eine einzige Verteilerklappe vorgesehen, die auch als "Entfroster/Fußraum-Klappe" bezeichnet wird und mit der sowohl der Entfrosteraus­ laß als auch der untere Auslaß gesteuert werden kann.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art erfolgt die Regelung der Temperatur der durch die verschiedenen Auslässe geleiteten Gebläseluft in der Regel dadurch, daß ein Kaltluftdurchsatz und ein Warmluftdurchsatz in verstellbaren Anteilen miteinander vermischt werden.

Dazu wird der Gebläseluftstrom zwischen einem Kalt­ luftdurchsatz, der in einem Kaltluftzuleitungsstrang zirkuliert, und einem Warmluftdurchsatz aufgeteilt, der in einem Lufterhitzerstrang zirkuliert, welcher mit einem Heizradiator versehen ist, wobei das Ver­ hältnis der beiden Durchsätze durch eine Mischklappe eingestellt wird. Auf diese Weise erhält man Misch­ luft, die anschließend zu den Verteilerauslässen geführt wird, um sie in den Fahrgastraum einzuleiten.

Der Hauptnachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß sie eine große Anzahl von Klappen umfassen, wodurch sich ihr Bauraumbedarf entsprechend vergrößert, zumal die Luftströmungsbahn insgesamt in einer nahezu linearen Richtung verläuft.

Darüber hinaus eignet sich der Aufbau dieser bekannten Vorrichtungen nur unzureichend für die derzeitigen Fahrzeuge, deren Armaturenbrett aufgrund der starken Neigung der Windschutzscheibe in Tiefenrichtung sehr lang gestreckt ist.

Der Zweck der Erfindung besteht hauptsächlich darin, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.

Dazu schlägt sie eine Vorrichtung zur Heizung und/oder Klimatisierung der eingangs genannten Art vor, bei der die Belüftungsklappe im Verhältnis zur Zirkulation des Gebläseluftstroms vor dem Radiator angeordnet ist, so daß dem Belüftungsauslaß der Gebläseluftstrom direkt zugeführt wird, während dem oder den anderen Vertei­ lerauslässen der Gebläseluftstrom nach dem Durchgang durch den Radiator zugeführt wird.

Auf diese Weise erhält man ein Gerät mit einem beson­ ders kompakten Aufbau, vor allem aufgrund der Tat­ sache, daß es nicht mehr notwendig ist, eine Misch­ klappe vorzusehen, um die Regelung der Temperatur des zu den verschiedenen Auslässen geführten Gebläseluft­ stroms herbeizuführen.

Dem Belüftungsauslaß wird der vom Gebläse kommende Gebläseluftstrom direkt zugeleitet, während dem oder den anderen Auslässen, das heißt üblicherweise dem Entfrosterauslaß und dem unteren Auslaß, der Gebläse­ luftstrom nach dem Durchgang durch den Radiator zuge­ leitet wird.

Vorteilhafterweise befinden sich der Belüftungsauslaß und die Belüftungsklappe in einer an den Radiator angrenzenden Position, so daß eine Teilmenge des zum Belüftungsauslaß geleiteten Gebläseluftstroms am Radiator entlang strömen kann, ohne durch ihn hin­ durchzugehen.

Diese Teilmenge der Gebläseluft "streicht" somit am Radiator entlang, wobei sie sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Radiators bei der Berührung mit ihm erwärmt.

Auf diese Weise besteht trotzdem die Möglichkeit, Warmluft in Höhe des Belüftungsauslasses aufzunehmen, obgleich die zu diesem Auslaß geleitete Luft nicht durch den Radiator hindurchströmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Gebläse einen Auslaß, der mit einem vor­ deren Kanal verbunden ist, der zu einer Kammer hin­ führt, in welcher der Radiator angeordnet ist und die mit dem Belüftungsauslaß in Verbindung steht.

Die Gestaltung der Kammer erleichtert die Berührung einer Teilmenge des Gebläseluftstroms mit dem Radiator für die Zuleitung zum Belüftungsauslaß.

Die vorgenannte Kammer umfaßt vorteilhafterweise einen hinteren Auslaß, der dem oder den Verteilerauslässen Gebläseluft zuleiten kann, die durch den Radiator hindurchgegangen ist.

Nach einer bevorzugten Gestaltung ist dieser hintere Auslaß mit einem hinteren Kanal verbunden, der dem oder den anderen Verteilerauslässen Luft zuleitet.

Dieser hintere Kanal führt Luft zu einem Entfroster­ auslaß und zu einem unteren Auslaß (Fußraumauslaß), wobei eine einzige Verteilerklappe vorgesehen ist, um den Entfrosterauslaß und den unteren Auslaß zu steu­ ern.

Nach einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind das Luftgebläse, der vordere Kanal und der hinte­ re Kanal spiralförmig angeordnet.

Daraus ergibt sich, daß die allgemeine Strömungsbahn der Gebläseluft insgesamt die Form einer Spirale beschreibt, wobei sich das Luftgebläse in etwa in der Mitte dieser Spirale befindet.

Bei einer derartigen Gestaltung verläuft der Auslaß des Gebläses vorteilhafterweise in der Waagerechten, während sich der vordere Kanal vom Auslaß des Gebläses aus nach oben erstreckt, um dem Belüftungsauslaß Luft zuzuführen, wohingegen der hintere Kanal nach unten verläuft, wobei er um das Luftgebläse herum geführt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt der Radiator Mittel zur Temperaturregelung.

Vorteilhafterweise wird ein Radiator verwendet, der von einem heißen Wärmeträgermedium durchströmt wird und der mit einem Einstellventil versehen ist, um den Durchsatz des heißen Wärmeträgermediums durch den Radiator zu regeln.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Luftgebläse auslaßseitig mit einem Verdampfer ver­ bunden, so daß bei Bedarf klimatisierte Luft erzeugt werden kann.

In der nachstehenden, nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, auf denen folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zur Heizung und/oder Klima­ tisierung des Fahrgastraums eines Fahrzeugs in einer ersten Gestaltung, die als "Belüftungsposition" be­ zeichnet wird.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen ähnliche Ansichten wie Fig. 1 zu anderen Gestaltungen der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10, das - im Querschnitt betrachtet - eine kreisähnliche Gesamtform aufweist.

In einer in etwa mittigen Position des Gehäuses ist ein Luftgebläse 12 angeordnet, das eine spiralförmige Umhüllung 14 enthält, in der eine Turbine 16 drehend um eine Achse 18 gelagert ist. Die Turbine 16 wird durch einen (nicht dargestellten) koaxialen Motor drehend angetrieben.

Die Umhüllung 14 umfaßt einen Auslaß 20 mit allgemein rechteckigem Querschnitt, in dem ein Verdampfer 22 angeordnet ist, der zu einer (nicht dargestellten) Klimaanlage mit an sich bekanntem Aufbau gehört.

Das Gebläse 12 kann somit einen Gebläseluftstrom (Pfeil F1) erzeugen, der durch den Verdampfer 22 hindurchströmt, um gegebenenfalls darin abgekühlt zu werden, bevor er in das Innere des Gehäuses 10 ein­ geleitet wird.

Der Auslaß 20 der Umhüllung des Gebläses ist mit einem vorderen Kanal 24 verbunden, der in etwa die Form eines Kreisbogens besitzt und der sich nach oben erstreckt, wobei er um das Gebläse 12 herumgeführt wird. Der vordere Kanal 24 ist im Innern und am Umfang des Gehäuses 10, auf der zum Fahrgastraum des Fahr­ zeugs hin gerichteten Seite, ausgebildet.

Der vordere Kanal 24 leitet Luft zu einer Kammer 26, in der ein Heizradiator 28 angeordnet ist. Dieser Radiator kann von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden, beispielsweise von der Kühlflüssigkeit des Fahrzeugmotors. Der Radiator 28 ist mit einem Ein­ stellventil 30 bestückt, mit dem sich der Durchsatz des heißen Wärmeträgermediums, das durch den Radiator 28 strömt, verändern und folglich dessen Temperatur entsprechend regeln läßt.

Die Kammer 26 steht mit einem Belüftungsauslaß 32 in Verbindung, welcher durch eine Belüftungsklappe 34 gesteuert wird, die schwenkbar um eine Achse 36 ge­ lagert ist. Der Belüftungsauslaß 32 ist mit (nicht dargestellten) Belüftungsdüsen verbunden, die auf dem (nicht dargestellten) Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen sind.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß der Belüftungsauslaß 32 und die Belüftungsklappe 34 in einer an den Radiator 28 angrenzenden Position ange­ ordnet sind, so daß eine Teilmenge des Gebbläseluft­ stroms, die zum Belüftungsauslaß 32 geleitet wird, am Radiator 28 entlang strömen oder "vorbeistreichen" kann, ohne durch ihn hindurchzugehen, wobei sie sich gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Temperatur des Radiators erwärmen kann.

Die Kammer 26 besitzt einen hinteren Auslaß 38, der auf der anderen Seite des Radiators 28 angeordnet ist und dem folglich Gebläseluft zugeleitet wird, die durch den Radiator hindurchgegangen ist.

Der hintere Auslaß 38 ist mit einem hinteren Kanal 40 verbunden, um anderen Auslaßdüsen Luft zuzuführen. Der hintere Kanal 40 ist nach unten gerichtet und weist eine gekrümmte Form auf, so daß er um die Umhüllung 14 des Gebläses in einem Bereich herumgeführt wird, der dem Bereich des vorderen Kanals 24 entgegengesetzt ist, das heißt zur Vorderseite des Fahrzeugs hin. Der Eingang des hinteren Kanals 40 ist an einen Entfro­ sterauslaß 42 angeschlossen, der nach oben gerichtet und mit (nicht dargestellten) Düsen verbunden ist, die zur Entfrostung/Beschlagfreihaltung der Windschutz­ scheibe und gegebenenfalls der Seitenfenster des Fahrzeugs dienen.

Der Auslaß 42 wird durch eine Verteilerklappe 44 gesteuert, die auch als "Entfroster/Fußraum-Klappe" bezeichnet wird und die Verteilung des Luftstroms durch den Auslaß 42 sowie außerdem durch den rest­ lichen Abschnitt des hinteren Kanals 40 steuert. Die Verteilerklappe 44 ist drehbar um eine Achse 46 ge­ lagert.

Der hintere Kanal 40 leitet Luft zu einem auch als "Fußraumauslaß" bezeichneten unteren Auslaß, der nach unten gerichtet ist und in der Nähe des Auslasses 20 des Gebläses 12 mündet.

Der Auslaß 48 kann Luft zu (nicht dargestellten) Düsen leiten, die im unteren Bereich des Fahrgastraums vorgesehen sind, um Gebläseluft in den Fußraum der Fahrzeuginsassen einzuleiten.

Es dürfte verständlich werden, daß das Gebläse 12, der vordere Kanal 24 und der hintere Kanal 40 eine allge­ mein spiralförmige Gestaltung aufweisen, wobei die Strömungsbahn der Gebläseluft demzufolge die gleiche spiralförmige Gestaltung erhält.

Diese spiralförmige Gestaltung ist besonders kompakt und vereinfacht außerdem den Einbau der Vorrichtung in einem Fahrzeug des Typs "Großraumlimousine" oder "Monospace", bei dem das Armaturenbrett in Tiefen­ richtung sehr lang gestreckt ist und bei dem die Ent­ froster- und Belüftungskanäle weit voneinander ent­ fernt sind.

Es folgt nun eine Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei verschiedenen Ge­ staltungen.

In der Gestaltung von Fig. 1 befindet sich die Vor­ richtung in der Position "Belüftung", in der die Belüftungsklappe 34 geöffnet ist, während die Ent­ frosterklappe 44 geschlossen ist. Die in den Kanal 24 geleitete Gebläseluft teilt sich in eine direkt zum Belüftungsauslaß 32 geleitete Teilmenge F2 und in eine Teilmenge F3, die dem Auslaß 32 zugeführt wird, nach­ dem sie am Radiator 32 entlang geströmt oder "vorbei­ gestrichen" ist, ohne jedoch durch ihn hindurchzu­ gehen. Der Radiator 28 ist je nach Einstellung des Einstellventils 30 mehr oder weniger warm, so daß die Teilmenge F3 durch das Vorbeiströmen dicht am Radiator mehr oder weniger stark erwärmt wird. In der Gestal­ tung von Fig. 1 gelangt kein Luftstrom zum Entfro­ sterauslaß 42 und zum unteren Auslaß 48.

In der Gestaltung von Fig. 2, auf die jetzt Bezug genommen wird, befindet sich die Vorrichtung in der Position "Belüftung/Fußraum".

In dieser Gestaltung ist die Belüftungsklappe 34 halb geöffnet, während sich die Entfrosterklappe 44 in einer Stellung befindet, in welcher der Entfroster­ auslaß 42 geschlossen, der untere Auslaß 48 hingegen geöffnet ist.

Daraus folgt, daß der zu den Belüftungsauslässen 32 geführte Luftstrom leicht erwärmt werden kann (Teil­ menge F3).

Der zum unteren Auslaß 48 geleitete Luftstrom F4 wird dagegen beim Durchgang durch den Radiator 28 erwärmt. Die Temperatur dieses Luftstroms kann durch Verstellen des Einstellventils 30 geregelt werden.

In der Gestaltung von Fig. 3, auf die nun Bezug genommen wird, befindet sich die Vorrichtung in der Position "Fußraum".

In dieser Position ist der Belüftungsauslaß 32 ge­ schlossen, während die Entfrosterklappe 44 den Ent­ frosterauslaß 42 verschließt und die Zuleitung zum unteren Auslaß 48 freigibt.

Daraus ergibt sich, daß der vom Radiator kommende Luftstrom F4 zum unteren Auslaß 48 gerichtet ist. Die Temperatur der so zu den Fußraumdüsen geleiteten Luft kann durch Verstellen des Einstellventils 30 geregelt werden.

In der Konfiguration von Fig. 4, auf die nun Bezug genommen wird, befindet sich die Vorrichtung in der Position "Fußraum/Entfrostung".

In dieser Position verschließt die Belüftungsklappe 34 den Belüftungsauslaß 32, während sich die Entfroster­ klappe 44 in einer halb geöffneten Position befindet, so daß sich der Luftstrom F4, nachdem er durch den Radiator geströmt ist, in eine durch den Entfroster­ auslaß 42 geführte Teilmenge und eine durch den unte­ ren Auslaß 48 geführte Teilmenge aufteilt.

Auf diese Weise wird sowohl dem Entfrosterauslaß als auch dem unteren Auslaß Luft mit regelbarer Temperatur zugeleitet.

In der Konfiguration gemäß der Darstellung in Fig. 5, auf die nun Bezug genommen wird, befindet sich die Vorrichtung in der Position "Entfrostung".

In dieser Position befindet sich die Belüftungsklappe 34 in geschlossener Stellung, während sich die Entfro­ sterklappe 44 in einer Position befindet, in welcher der Entfrosterauslaß 42 geöffnet und die Zuleitung zum unteren Auslaß 48 geschlossen ist.

Demzufolge gelangt der Luftstrom F4, der durch den Radiator 28 hindurchgegangen ist, ausschließlich zum Entfrosterauslaß 42 mit Luft, deren Temperatur nach Belieben mit Hilfe des Einstellventils 30 geregelt werden kann.

Es dürfte verständlich sein, daß sich die Erfindung nicht auf die vorstehend als Beispiel beschriebene Ausführungsform beschränkt.

So können zwei Klappen vorgesehen werden, um den Entfrosterauslaß bzw. den unteren Auslaß zu steuern.

Desweiteren könnte anstelle eines Radiators, dem ein heißes Wärmeträgermedium zugeführt wird, ein elektri­ scher Radiator vorgesehen werden.

Darüberhinaus ist das Vorhandensein eines Verdampfers am Auslaß des Luftgebläses fakultativ, da die Vorrich­ tung nicht unbedingt mit der Sonderausstattung Klima­ anlage ausgerüstet sein muß.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt vor allem bei Kraftfahrzeugen des Typs "Großraumlimousine" oder "Monospace" zur Anwendung.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Heizung und/oder Klimatisierung des Fahrgastraums eines Fahrzeugs, bestehend aus einem Luftgebläse (12), das einen Gebläseluftstrom erzeugen kann, einem Radiator (28), der mindestens von einem Teil des Gebläseluftstroms durchströmt werden kann, einer Belüftungsklappe (34), die einen Belüftungsaus­ laß (32) steuern kann, und mindestens einer weiteren Verteilerklappe (44), die mindestens einen weiteren Verteilerauslaß (42, 48) steuern kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsklappe (34) im Verhältnis zur Zirkulation des Gebläseluft­ stroms vor dem Radiator (28) angeordnet ist, so daß dem Belüftungsauslaß (32) der Gebläseluftstrom direkt zugeführt wird, während dem oder den anderen Ver­ teilerauslässen (42, 48) der Gebläseluftstrom nach dem Durchgang durch den Radiator (28) zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Belüftungsaus­ laß (32) und die Belüftungsklappe (34) in einer an den Radiator (28) angrenzenden Position befinden, so daß eine Teilmenge (F3) des zum Belüftungsauslaß (32) geleiteten Gebläseluftstroms am Radiator (28) entlang strömen kann, ohne durch ihn hindurchzugehen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftgebläse (12) einen Auslaß (20) umfaßt, der mit einem vorderen Kanal (24) verbunden ist, der zu einer Kammer (26) hinführt, in welcher der Radiator angeord­ net ist und die mit dem Belüftungsauslaß (32) in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (26) einen hinteren Auslaß (38) umfaßt, der dem oder den Ver­ teilerauslässen (42, 48) Gebläseluft (F4) zuleiten kann, die durch den Radiator (28) hindurchgegangen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Auslaß (38) mit einem hinteren Kanal (40) verbunden ist, der dem oder den anderen Verteilerauslässen (42, 48) Luft zu leitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Kanal (44) Luft zu einen Entfrosterauslaß (42) und zu einem unteren Auslaß (48) führt, wobei eine einzige Ver­ teilerklappe (44) vorgesehen ist, um den Entfroster­ auslaß (42) und den unteren Auslaß (48) zu steuern.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftgebläse (12), der vordere Kanal (24) und der hintere Kanal (40) spiralförmig angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (20) des Luftgebläses (12) in etwa waagerecht verläuft, daß sich der vordere Kanal (24) vom Auslaß (20) des Luft­ gebläses aus nach oben erstreckt, um dem Belüftungs­ auslaß (32) Luft zuzuführen, und daß der hintere Kanal (40) nach unten verläuft, wobei er um das Luftgebläse (12) herum geführt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator Mittel zur Temperaturregelung (30) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftgebläse (12) ausgangsseitig mit einem Verdampfer (22) verbunden ist.