DE10004751A1 - Integriertes HVAC-System für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Integriertes HVAC-System für Kraftfahrzeuge

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Abstract

Es wird ein integriertes HVAC-System für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit zueinander passenden vorderen und hinteren Schalen, die jeweils zueinander passende Abschnitte linker und rechter Rohrarme zum Zuführen klimatisierter Luft dort hindurch aufweisen. Die zueinander passenden Schalen bilden ein mittiges Gehäuse, in dem ein einlegbares Heizkernmodul betriebsfähig angeordnet sein kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Hei­ zungs-, Lüftungs- und Klima-Systeme (HVAC-Systeme) für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf ein integriertes modula­ res HVAC-System für Kraftfahrzeuge.
In Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen ist ein HVAC-System, eine Lenksäulen-Haltebaugruppe und ein Querträger nach dem Stand der Technik dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der­ artige Systeme eine Vielzahl individueller (und manchmal redundanter) Teile umfassen, die zusammengesetzt werden müs­ sen, was solche Lösungswege teuer macht, die Montage er­ schwert und weitere Nachteile aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches den Funktionen der jewei­ ligen HVAC-, Lenksäulenhalte- und Querträger-Systeme Rech­ nung trägt und darüber hinaus einfacher und besser als die bekannten Konstruktionen ist.
Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile bekann­ ter Lösungen durch Schaffung eines integrierten HVAC-Systems vermieden. Es sind zueinander passende vordere und hintere Schalen vorgesehen, die jeweils zueinander passende Ab­ schnitte linker und rechter Rohrarme zum Zuführen klimati­ sierter Luft dort hindurch aufweisen. Die zueinander passen­ den Schalen bilden bzw. das Schalenpaar bildet ein mittiges Gehäuse aus, in dem ein einlegbares Heizkernmodul betriebs­ fähig angeordnet sein kann.
Mit dem HVAC-System der vorliegenden Erfindung wird in vor­ teilhafter Weise eine generelle Struktur mit vorde­ rer/hinterer Schale geschaffen, die in Kraftfahrzeuge aller Art eingepaßt bzw. eingebaut werden kann, und die ein ein­ legbares Heizkernmodul aufweist, das zur Anpassung an spezi­ fische Kraftfahrzeugmodelle bedarfsgerecht ausgelegt sein kann. Auf diese Weise kann eine Anpassung an den Bedarf bzw. die Kundenwünsche für beliebige Kraftfahrzeuge erreicht wer­ den, indem ein spezielles einlegbares Heizkernmodul für das jeweilige Kraftfahrzeug konstruiert und solch ein Modul in die allgemeine vordere/hintere Schale eingebaut wird.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das integrierte HVAC- System der vorliegenden Erfindung richtungsunabhängig ist; das heißt, es kann in Kraftfahrzeuge sowohl mit Linkssteue­ rung als auch mit Rechtssteuerung eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1-2 eine auseinandergezogene perspektivische bzw. eine auseinandergezogene seitliche Quer­ schnittsansicht eines integrierten HVAC-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines HVAC/Querträger/Lenk­ säulenhalte-Systems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Teils des HVAC-Systems gemäß dem Stand der Tech­ nik;
Fig. 5 eine Seiten-Querschnittsansicht des in Fig. 2 dargestellten HVAC-Systems im montierten Zustand;
Fig. 6 eine auseinandergezogene, perspektivische Teilan­ sicht eines integrierten HVAC-Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung;
Fig. 7 eine Perspektivansicht des HVAC-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand.
In den Fig. 1, 2, 4-7 ist ein integriertes HVAC-System für ein Kraftfahrzeug dargestellt. (Es ist zu beachten, daß die Vorwärts- und die Rückwärtsrichtung sowie die links und rechts quer nach außen verlaufenden Richtungen in Fig. 1 graphisch definiert sind, um die Bezugnahme auf die ver­ schiedenen Elemente des HVAC-Systems zu erleichtern). Das integrierte HVAC-System weist zueinander passende, aus Kunststoff geformte vordere und hintere Schalen auf, die je­ weils zueinander passende Abschnitte linker und rechter Rohrarme aufweisen, durch die hindurch klimatisierte Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs geleitet wird. Die zueinander passenden Schalen definieren bzw. das Schalenpaar definiert ein mittiges Gehäuse, in dem ein einlegbares Heizkernmodul betriebsfähig angeordnet sein kann.
Die hintere Schale 100 weist auf: (1) ein hinteres Gehäuse 110, das allgemein die Form eines 5-seitigen Kastens auf­ weist, in dem eine nach vorne gewandte Öffnung 112 ausgebil­ det ist, wobei das hintere Gehäuse ferner einen Bodenauslaß 114 aufweist, der in einer unteren oder hinteren Wand 116/118 des hinteren Gehäuses ausgebildet ist; (2) einen allgemein L-förmigen, länglichen linken Kanal 120 mit einem allgemein U-förmigen Querschnitt 121, wobei der linke Kanal einen ersten quer verlaufenden Abschnitt 122 aufweist, der sich nach außen und links vom hinteren Gehäuse aus erstreckt und an seinem ersten linken distalen Ende 124 in einen zwei­ ten nach hinten verlaufenden Abschnitt 126 übergeht; und (3) einen allgemein L-förmigen, länglichen rechten Kanal 130 mit einem allgemein U-förmigen Querschnitt, wobei der rechte Ka­ nal einen dritten quer verlaufenden Abschnitt 132 aufweist, der sich nach außen und nach rechts vom hinteren Gehäuse aus erstreckt und an seinem ersten rechten distalen Ende 134 in einen vierten nach hinten verlaufenden Abschnitt 136 über­ geht. Der linke und der rechte Kanal 120/130 sind so ange­ ordnet, daß ihre allgemein U-förmigen Querschnitte beim er­ sten und beim dritten quer verlaufenden Abschnitt 122/132 zur Vorderseite des Fahrzeugs offen sind, und beim zweiten und vierten nach hinten verlaufenden Abschnitt 126/136 in die linke bzw. rechte nach außen verlaufende Richtung offen sind.
Die vordere Schale 200 weist auf: (1) ein vorderes Gehäuse 210, das allgemein die Form eines 5-seitigen Kastens auf­ weist, in dem eine nach hinten gewandte Öffnung 212 ausge­ bildet ist, wobei das vordere Gehäuse ferner einen Gebläse­ einlaß 213, der in einer oberen oder vorderen Wand 214/215 des vorderen Gehäuses ausgebildet ist, einen in der oberen Wand 214 ausgebildeten Entfrosterauslaß 216 und einen Ver­ dampferkern 500 aufweist, der in dem vorderen Gehäuse be­ triebsfähig angeordnet ist; (2) eine allgemein L-förmige, längliche linke vertikale Wand 220, die einen fünften quer verlaufenden Abschnitt 222 aufweist, der sich nach außen und nach links vom vorderen Gehäuse aus erstreckt und an seinem zweiten linken distalen Ende 224 in einen sechsten nach hin­ ten verlaufenden Abschnitt 226 übergeht; und (3) eine allge­ mein L-förmige, längliche rechte vertikale Wand 230, die ei­ nen siebten quer verlaufenden Abschnitt 232 aufweist, der sich nach außen und nach rechts vom vorderen Gehäuse aus er­ streckt und an seinem zweiten rechten distalen Ende 234 in einen achten nach hinten verlaufenden Abschnitt 236 über­ geht.
Wie in den Fig. 1 und 7 dargestellt, sind die vordere und die hintere Schale 200/100 so geformt, daß sie zueinander passend und lösbar aneinander befestigt sind, so daß: (1) das vordere und das hintere Gehäuse 210/220 ein mittiges Ge­ häuse 300 mit einem darin ausgebildeten mittigen Innenvolu­ men 315 formen; (2) der linke Kanal 120 und die linke verti­ kale Wand 220 ein linkes Rohr 320 mit einem darin ausgebil­ deten linken Innenvolumen 325 formen, das mit dem mittigen Innenvolumen 315 in Fluidverbindung steht; und (3) der rech­ te Kanal 130 und die rechte vertikale Wand 230 ein rechtes Rohr 330 mit einem darin ausgebildeten rechten Innenvolumen 335 formen, das mit dem mittigen Innenvolumen 315 in Fluid­ verbindung steht.
Wie oben erwähnt, ist das integrierte HVAC-System nicht richtungsabhängig; das heißt, es kann in Fahrzeugen mit ent­ weder Linkslenkung oder Rechtslenkung verwendet werden. Die Richtungsabhängigkeit nur für links oder rechts tritt in der Anordnung der einstückigen Lenksäulen-Baugruppe 600 auf; beispielsweise kann die Baugruppe 600 auf der rechten Seite des mittigen HVAC-Gehäuses für die meisten europäischen und asiatischen (i. e. Rechtslenker-)Autos befestigt sein. Durch die Integration aller früher vorhandenen Komponenten kann die Baugruppe 600 als ein Stück geformt sein, vorzugsweise aus Magnesium oder anderen geeigneten Materialien.
In den meisten Fahrzeugen trägt der fahrgastseitige Querträ­ ger 830 nur den Airbag, die gesamte an diesem befestigte Verdrahtung und manchmal vielleicht einen kleinen Anteil des Gewichtes des Instrumentenbretts. (Nebenbei bemerkt soll der Querträger die Karosserie/den Rahmen des Fahrzeugs nicht verstärken oder aussteifen). Das integrierte System der vor­ liegenden Erfindung beseitigt das Erfordernis eines separa­ ten Querträgers durch Schaffung eines integralen fahrgast­ seitigen Rohrs, das dieselbe Funktion erfüllt wie der Quer­ träger.
Mehrere Modifikationen der vorliegenden Erfindung sind mög­ lich. Beispielsweise könnte es wünschenswert sein, Rinnen und Befestigungsmerkmale in die linken/rechten Rohre einzu­ formen, um jede benachbarte bzw. anliegende elektrische Ver­ drahtung zu führen/zu befestigen. Ebenso könnte der Entfro­ sterauslaß vollständig in die hintere Schale eingeformt sein, oder vollständig in die vordere Schale, oder zwischen der vorderen und der hinteren Schale aufgeteilt sein.
Bezugszeichenliste
100
hintere Schale
110
hinteres Gehäuse
112
nach vorne gewandte Öffnung im hinteren Gehäuse
114
Bodenauslaß
116
untere Wand
118
hintere Wand
120
linker Kanal
121
U-förmiger Querschnitt des linken Kanals
122
erster quer verlaufender Abschnitt
124
erstes linkes distales Ende des ersten quer verlaufenden Abschnitts
126
zweiter nach hinten verlaufender Abschnitt
130
rechter Kanal
132
dritter quer verlaufender Abschnitt
134
erstes rechtes distales Ende des dritten quer verlaufenden Abschnitts
136
vierter nach hinten verlaufender Abschnitt
200
vordere Schale
210
vorderes Gehäuse
212
nach hinten gewandte Öffnung im vorderen Gehäuse
213
Gebläseeinlaß
214
obere Wand
215
vordere Wand
216
Entfrosterauslaß
217
Dichtungsflansch
220
linke längliche vertikale Wand
222
fünfter quer verlaufender Abschnitt
224
zweites linkes distales Ende des fünften quer verlaufenden Abschnitts
226
sechster nach hinten verlaufender Abschnitt
230
rechte längliche vertikale Wand
232
siebter quer verlaufender Abschnitt
234
zweites rechtes distales Ende des siebten quer verlaufenden Abschnitts
236
achter nach hinten verlaufender Abschnitt
300
mittiges Gehäuse
315
mittiges Innenvolumen
320
linkes Rohr
325
linkes Innenvolumen
330
rechtes Rohr
335
rechtes Innenvolumen
400
Heizkernmodul
410
Modulgehäuse
411
obere Wand des Modulgehäuses
412
untere Wand des Modulgehäuses
413
vordere Wand des Modulgehäuses
414
hintere Wand des Modulgehäuses
415
linke Wand des Modulgehäuses
416
rechte Wand des Modulgehäuses
420
Einlaßöffnung des Modulgehäuses
430
Auslaßöffnung des Modulgehäuses
440
Mischtür
450
Modustür
460
Entfrostertür
470
Heizkern
500
Verdampferkern
600
integrierte (einstückige) Lenksäulen-Halterung
700
Steuerfeld (für Modus, Temperatur, Gebläsedrehzahl)
810
Entfrosterdüse
820
Gebläse
830
Querträger (Stand der Technik)
840
Lenksäulen-Haltebaugruppe (Stand der Technik)
850
HVAC-System (Stand der Technik)

Claims (6)

1. Integriertes HVAC-System für Kraftfahrzeuge mit Vor­ wärts- und Rückwärtsrichtungen und links und rechts quer nach außen verlaufenden Richtungen, mit:
  • a) einer geformten hinteren Schale (100) mit:
    • 1. einem hinteren Gehäuse (110), das allgemein die Form eines 5-seitigen Kastens mit einer darin ausgebildeten nach vorne gewandten Öffnung (112) und ferner einen Bodenauslaß (114) aufweist, der in einer unteren oder hinteren Wand (116, 118) des hinteren Gehäuses (110) ausgebildet ist;
    • 2. einem allgemein L-förmigen, länglichen linken Kanal (120), der einen allgemein U-förmigen Quer­ schnitt (121) und einen ersten quer verlaufenden Abschnitt (122) aufweist, der sich vom hinteren Gehäuse (110) aus nach außen und links erstreckt und an seinem ersten linken distalen Ende (124) in einen zweiten nach hinten verlaufenden Abschnitt (126) übergeht;
    • 3. einem allgemein L-förmigen, länglichen rechten Kanal (130), der einen allgemein U-förmigen Quer­ schnitt und einen dritten quer verlaufenden Ab­ schnitt (132) aufweist, der sich vom hinteren Ge­ häuse (110) aus nach außen und rechts erstreckt und an seinem ersten rechten distalen Ende (134) in einen vierten nach hinten verlaufenden Ab­ schnitt (136) übergeht;
    • 4. wobei die allgemein U-förmigen Querschnitte (121) des linken und des rechten Kanals (120, 130) bei dem ersten und dem dritten quer verlaufenden Abschnitt (122, 132) zur Vorderseite des Fahrzeugs hin offen sind und bei dem zweiten und dem vierten nach hinten verlaufenden Abschnitt (126, 136) nach außen hin in die linke bzw. rechte Richtung offen sind; und
  • b) einer geformten vorderen Schale (200) mit:
    • 1. einem vorderen Gehäuse (210), das allgemein die Form eines 5-seitigen Kastens mit einer darin ausgebildeten nach hinten gewandten Öffnung (212) und ferner einen in seiner oberen oder vorderen Wand (214, 215) ausgebildeten Gebläseeinlaß (213), einen in seiner oberen Wand (214) ausgebildeten Entfrosterauslaß (216) und einen Verdampferkern (500) aufweist, der in dem vorderen Gehäuse (210) betriebsfähig angeordnet ist;
    • 2. einer allgemein L-förmigen, länglichen linken vertikalen Wand (220) mit einem fünften quer ver­ laufenden Abschnitt (222), der sich vom vorderen Gehäuse (210) aus nach außen und links erstreckt und an seinem zweiten linken distalen Ende (224) in einen sechsten nach hinten verlaufenden Ab­ schnitt (226) übergeht;
    • 3. einer allgemein L-förmigen, länglichen rechten vertikalen Wand (230) mit einem siebten quer ver­ laufenden Abschnitt (232), der sich vom vorderen Gehäuse (210) aus nach außen und rechts erstreckt und an seinem zweiten rechten distalen Ende (234) in einen achten nach hinten verlaufenden Abschnitt (236) übergeht;
  • c) wobei die vordere und die hintere Schale (200, 100) zueinander passend und lösbar aneinander be­ festigt sind, so daß:
    • 1. das vordere und das hintere Gehäuse (210, 110) ein mittiges Gehäuse (300) mit einem darin ausge­ bildeten mittigen Innenvolumen (315) formen;
    • 2. der linke Kanal (120) und die linke vertikale Wand (220) ein linkes Rohr (320) mit einem darin ausgebildeten linken Innenvolumen (325) formen, das mit dem mittigen Innenvolumen (315) in Fluid­ verbindung steht; und
    • 3. der rechte Kanal (130) und die rechte vertika­ le Wand (230) ein rechtes Rohr (330) mit einem darin ausgebildeten rechten Innenvolumen (335) formen, das mit dem mittigen Innenvolumen (315) in Fluidverbindung steht.
2. Integriertes HVAC-System nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • a) ein Heizkernmodul (400) vorgesehen ist, mit:
    • 1. einem allgemein kastenähnlichen Modulgehäuse (410) mit oberen, unteren, vorderen, hinteren, linken und rechten Wänden (411, 412, 413, 414, 415, 416), wobei eine Einlaßöffnung (420) in einem unteren Bereich der vorderen Wand (413) und eine Auslaßöffnung (430) zwischen der oberen und der vorderen Wand (411, 413) angeordnet ist;
    • 2. einer Mischtür (440), die schwenkbar am ober­ sten Rand der vorderen Wand (413) befestigt ist und kontinuierlich zwischen einer vollständig ge­ schlossenen Position, bei der die Mischtür (440) am vordersten Rand der oberen Wand (411) dicht schließend anliegt und dadurch die Auslaßöffnung (430) dichtend überdeckt, und einer vollständig offenen Position positionierbar ist; und
    • 3. einem Heizkern (470), der in dem Modulgehäuse (410) betriebsfähig positioniert ist;
  • b) wobei das Heizkernmodul (400) in dem mittigen Ge­ häuse (300) positioniert ist und dabei die vordere und die hintere Wand (413, 414) nach vorne bzw. nach hinten gewandt ist, so daß, wenn die Mischtür (440) in der vollständig offenen Position ist:
    • 1. die Mischtür (440) an einem Dichtungsflansch (217) dicht schließend anliegt, der sich einwärts von der oberen, der linken und der rechten Innen­ fläche des vorderen Gehäuses (210) aus erstreckt; und
    • 2. die vordere Wand (413) und die Mischtür (440) den Verdampferkern (500) dicht abriegeln, so daß Luft, die den Verdampferkern (500) betriebsmäßig durchläuft, nur die Einlaßöffnung (420), sodann den Heizkern (470) und sodann die Auslaßöffnung (430) durchlaufen kann.
3. Integriertes HVAC-System nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
eine Modustür (450) betriebswirksam in dem hinteren Ge­ häuse (110) angeordnet ist; und
eine Entfrostertür (460) betriebswirksam in dem hinteren Gehäuse (110) angeordnet ist.
4. Integriertes HVAC-System nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Heizkernmodul ferner aufweist:
eine Modustür (450), die betriebswirksam mit dem Modul­ gehäuse (410) verbunden ist; und
eine Entfrostertür (460), die betriebswirksam mit dem Modulgehäuse (410) verbunden ist.
5. Integriertes HVAC-System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel zum betriebswirksamen Betätigen der Modu­ stür (450) und der Entfrostertür (460).
6. Integriertes HVAC-System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel zum betriebswirksamen Betätigen der Modu­ stür (450), der Entfrostertür (460) und der Mischtür (440).
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