DE10016389A1 - Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Bei einer Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für die Montage auf dem Dach des Fahrzeugs, ist ein Umlufteinlaß und ein Frischlufteinlaß und eine Stellvorrichtung vorgesehen. Mit dieser ist das Verhältnis von Umluft zu Frischluft einstellbar. Ein Mischluftkasten (12) ist vorgesehen, der die Stellvorrichtung und miteinander verbundene Stellorgane für Frischluft und für Umluft aufnimmt. Der Mischluftkasten (12) weist eine Mischkammer zwischen den Stellorganen sowie einen Zuluftauslaß (30) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zwei Klappen an einer derartigen Anlage über eine gemeinsame Stellvorrichtung mit­ einander verbunden zu betätigen. Bei dieser Lösung ist es bekannt geworden, durch die Betätigung der Stellvorrichtung ausgehend von einem geschlossenen Zustand zunächst eine der Klappen zu öffnen und anschließend hieran beide Klappen in eine mittlere Öffnungsstellung zu bewegen. Bei weiterer Betä­ tigung soll bei der vorgeschlagenen Lösung dann die andere Klappe vollständig geöffnet und die zunächst geöffnete Klappe vollständig geschlossen werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist das Erfordernis eines vergleichsweise aufwendigen Betäti­ gungsmechanismus mit einer Kulisse, die zudem auch dem Luft­ strom unmittelbar benachbart und somit auch verschmutzungsan­ fällig ist, so daß die Gefahr besteht, daß die Klappen sich nicht mehr vollständig schließen lassen. Zudem werden bei dieser Lösung die Klappen keineswegs vollständig geöffnet, so daß ein gewisser zusätzlicher Luftwiderstand durch die Luft­ umsteuerung erzeugt wird, der eine entsprechend stärkeres Ge­ bläse und damit eine erhöhte Geräuschentwicklung sowie einen erhöhten Stromverbrauch benötigt.

Ferner ist es in zahlreichen verschiedenen Versionen bekannt geworden, Stellvorrichtungen für die Umschaltung zwischen Frischluft und Umluft auch in stufenloser Ansteuerung bereit­ zuhalten.

So ist es aus der DE-OS 43 15 476 bekannt, zwei Klappen auf einer gemeinsamen Drehachse anzuordnen und beide Klappen mit einem gemeinsamen Betätigungsglied zu betätigen. Durch die Betätigung des Betätigungsglieds wird eine Klappe geschlossen und die andere geöffnet, so daß sich die Lösung für die Umschaltung anbietet. Diese Lösung ist für den Innenraum eines Großraum-Fahrzeugs geeignet.

Bei auf dem Dach angebrachten Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlagen für Großraumfahrzeuge, insbesondere für Busse, sind besondere Anforderungen an die Umsteuerung zwischen Frischluft und Umluft gestellt. Die insofern betroffene Bau­ einheit darf insbesondere keine große Bauhöhe aufweisen. Zudem soll sie besonders leichtgewichtig sein, denn hier bestehen regelmäßig Grenzen hinsichtlich der zulässigen statischen Dachlast, beispielsweise eines Omnibusses. Andererseits sollte trotz der beengten räumlichen Verhältnisse der Wirkungsgrad der Umsteuerung so groß wie möglich sein, so dass die Vermei­ dung von Luftwiderständen hohe Priorität hat.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizung-, Belüftungs- und/oder Klimatisierungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die trotz geringem Strömungswiderstand einen ausgesprochen kompakten Aufbau auf­ weist, störungsunanfällig arbeitet, aber dennoch die Möglich­ keit der leichten Wartung bietet und insbesondere auch für den Einbau auf oder unter dem Dach eines Fahrzeuges geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen beson­ deren Mischluftkasten aus, der den Frischlufteinlaß, den Um­ lufteinlaß und den Zuluftauslaß bereitstellt und eine Misch­ kammer für Umluft und Frischluft bildet, wobei mit störungs­ unempfindlichen und höchst effizienten Mitteln eine Umsteue­ rung zwischen Frischluft und Umluft bereitgestellt wird, die dafür sorgt, dass stets ausgesprochen große Strömungsquer­ schnitte zur Verfügung stehen, die die Strömungswiderstände eingangsseitig entsprechend geringer halten.

Um auch im Mischzustand, also bei halber Umluft und halber Frischluft, keine weiteren Strömungswiderstände zu erzeugen, ist der Zuluftauslaß ausgesprochen groß ausgebildet, so daß nach Durchtreten der je als Regelorgane arbeitenden Klappen die Luft der Mischkammer großflächig zugeleitet wird. Dort wird sie praktisch schon einer Art Strömungsberuhigung unter­ worfen, wobei erfindungsgemäß dem Mischluftkasten zugute kommt, daß der Zuluftauslaß einen Strömungsquerschnitt haben kann, der erheblich größer als der Querschnitt des Mischluft­ kasten selbst ist.

Der erfindungsgemäße Mischluftkasten baut ausgesprochen flach und kann eine Höhe von z. B. lediglich etwa 150 mm aufweisen. Durch die erfindungsgemäß besonders vorteilhaft vorgesehene Klappenübersetzung zwischen Frischluft- und Umluftklappe läßt sich dennoch kompakt und leichtgewichtig die erforderliche Umsteuerung bereitstellen.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß die Stellvor­ richtung ausgesprochen einfach, drehmomentstabil und ver­ schmutzungsunempfindlich ausgebildet sein kann. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Stellkräfte nicht im Laufe der Zeit verschmutzungsbedingt zunehmen. Dies ist besonders wichtig bei stellmotorgesteuerter Betätigung. Ein Stellmotor, der über Endschalter arbeitet, um insofern eine Rückkopplung über die erreichte Stellung zu ermöglichen, steht bei Nicht-Erreichen der Endstellung dauernd unter Strom, so daß er durchbrennt oder gegebenenfalls sogar ein Sicherheitsrisiko hinsichtlich der Brandauslösung bildet. Die Schwenkachsen verlaufen nahe dem oder durch den Schwerpunkt der Klappen, wodurch keine Gewichtskräfte auf die Stellvorrichtung übertragen werden.

Gemäß einem weiteren, besonders günstigen Gesichtspunkt der erfindungsgemäßen Anlage ist es dementsprechend vorgesehen, daß die zu verstellenden Elemente, insbesondere auch die Ver­ bindungsstange, verschmutzungsunempfindlich ist.

Ein weiterer, besonders günstiger Gesichtspunkt der Erfindung ist durch die gute Zugänglichkeit des erfindungsgemäßen Misch­ luftkastens auch vom Fahrzeuginnenraum her gebildet. Bei­ spielsweise können Relaisplatinen oder sonstige Steuerorgane der Stellvorrichtung an der Rückwand des Mischluftkastens an­ geordnet sein, so daß die Zugänglichkeit durch die ausgespro­ chen große Umlufteinlaß-Öffnung ohne weiteres gegeben ist.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es ferner, daß der Mischluftkasten in einfacher Weise aus einem inform eines flachen U gebogenen Aluminium- oder Stahlblech hergestellt sein kann. Der Mischluftkasten kann dann recht flach preis­ günstig hergestellt werden, wobei lediglich die Umluftauslässe oder der Umluftauslaß ausgestanzt sein müssen, während der Um­ lufteinlaß durch die Unterseite des Us und der Frischluftein­ laß durch die Stirnseite des Us gebildet sein kann.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht einer Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Heizungs-, Belüf­ tungs-/oder Klimaanlage, unter Darstellung des Misch­ luftkastens;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Mischluftkastens gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer modifizierten Ausge­ staltung des Mischluftkastens in einer ersten Stellung; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß Fig. 3 in einer zweiten Stellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Heizungs-, Belüftungs-/und Klimaanlage 10 weist einen Mischluftkasten 12 auf, der der Zusammen­ führung und Mischung bzw. Umschaltung von Frischluft und Um­ luft für die Anlage dient. Der Mischluftkasten weist einen Flansch 14 auf, über den er in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel auf dem Dach eines Fahrzeugs als Teil beispielsweise einer Auf-Dach-Klimaanlage montiert sein kann. Es versteht sich, daß in modifizierten Ausgestaltungen auch eine Montage unter dem Dach des Fahrzeugs möglich ist, und auch eine Hei­ zungs- und Belüftungsanlage, also ohne Klimatisierungsmöglich­ keit realisierbar ist.

Der Mischluftkasten 12 weist einen Frischlufteinlaß 16 und einen Umlufteinlaß 18 auf. Der Frischlufteinlaß ist an einer Stirnseite 20 des Mischluftkastens ausgebildet und weist einen Querschnitt auf, der genau den Innenabmessungen des Mischluft­ kastens entspricht. Zwischen Frischlufteinlaß 16 und Umluft­ einlaß 18 ist eine Mischkammer ausgebildet, die recht groß ist, so daß die Strömungsgeschwinigkeit ort sehr niedrig ist und es zu einer Strömungsberuhigung kommt. Der Frischluft­ einlaß ist mit einer Frischluftklappe 22 ausgestattet, die in den Seitenwänden 24 und 26 des Mischluftkastens 12 schwenk­ beweglich gelagert ist. Durch Verschwenken der Frischluft­ klappe 22, die als Stellorgan für die Frischluft ausgebildet ist, läßt sich der Frischluft-zutritt von minimal auf maximal ändern, wobei die Klappe eine vollständig offene, horizontale Stellung und eine vollständig geschlossene, vertikale Stel­ lung, sowie jede beliebige Stellung dazwischen, einnehmen kann. Der Schwenkwinkel der Klappe beträgt im Betrieb dement­ sprechend 90 Grad.

In entsprechender Weise ist der Umlufteinlaß 18 mit einer Um­ luftklappe 28 ausgerüstet. Der Umlufteinlaß 18 ist an der im wesentlichen offenen Unterseite des Mischluftkastens 12 in dessen rückwärtigen Bereich ausgebildet. Die Umluftklappe läßt sich von einer horizontalen Stellung in eine Diagonalstellung verschwenken. In der Diagonalstellung ist der Umlufteinlaß 18 abgesperrt. In dieser Stellung erstreckt sich die Umluftklappe von unten/vorne nach oben/hinten und bildet eine Schrägfläche für anströmende Frischluft durch den Frischlufteinlaß 16, die dementsprechend mit geringen Strömungsverlusten zu einem an der Oberseite des Mischluftkastens 12 vorgesehenen Zuluft­ auslaß 30 umgelenkt wird.

In der horizontalen Stellung der Umluftklappe 28 ist der Umlufteinlaß 18 unversperrt, und die Umluft kann großflächig an der recht langen Klappe 28 vorbeiströmen.

Die beiden Klappen 22 und 28 sind mit einer Stellvorrichtung verbunden, die ein Wechselseitiges Öffnen und Schließen sicherstellt. So ist in der geschlossenen Stellung der Umluft­ klappe 28 die Frischluftklappe 22 vollständig offen, und in der geschlossenen Stellung der Frischluftklappe 22 ist die Umluftklappe 28 vollständig geschlossen. Nachdem der Schwenk­ weg der Umluftklappe 28 45 Grad, der der Frischluftklappe 22 hingegen 90 Grad beträgt, erfolgt über entsprechende Hebel­ dimensionierungen eine Anpassung der Schwenkwinkel aneinander. Beispielsweise kann der Hebel für die Umluftklappe 28 doppelt so lang wie derjenige für die Frischluftklappe 22 ausgebildet sein. Beide Hebel sind erfindungsgemäß über ein Verbindungs­ element, insbesondere eine Verbindungsstange 32 miteinander verbunden. Es versteht sich, daß anstelle dessen auch belie­ bige andere geeignete Verbindungselemente, beispielsweise auch ein federbelasteter Zug, verwendet werden können.

Bevorzugt ist die Verbindungsstange 31 außerhalb des Misch­ luftkastens 12 angeordnet, was auch dementsprechend für die zugehörigen Hebel 34 und 36 gilt. Demgegenüber kann ein Stell­ motor 38 als Teil der Stellvorrichtung in dem Gehäuse derge­ stalt angeordnet sein, daß er von innen erreichbar ist. Bei Auf-Dach-Montage läßt sich so die Erreichbarkeit des Stell­ motors durch den Umlufteinlaß 18 vom Innenraum des Fahrzeugs gewärleisten.

Gemäß Fig. 2 ist es vorgesehen, daß Relaisplatinen 40 einer Rückwand 42 benachbart angeordnet sind. Auch die Relais­ platinen 40 als Teil einer Steuervorrichtung für die Stell­ vorrichtung lassen sich ohne weiteres durch den Umlufteinlaß 18 zu Wartungszwecken erreichen.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß die Klappen 22 und 28 je im wesentlichen mittig gelagert sind, die insbeson­ dere in den Endstellungen wirkenden Drehmomente wirken jedoch in besonders geringer Weise, und das Gewicht der Klappe fällt bei der Betätigung nicht ins Gewicht, so daß der Stellmotor 38 hierdurch auch nicht belastet wird.

In einer modifizierten Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Frischluftklappe 22 in der gleichen Ausführung vorzusehen, wie es anhand von Fig. 2 und Fig. 1 dargestellt ist. Bei dieser, in Fig. 3 dargestellten, modifizierten Ausführungsform ist hingegen die Umluftklappe 28 einseitig gelagert. Diese Lösung erlaubt eine noch strömungsgünstigere Ausgestaltung des Um­ lufteinlasses 18, wobei bei dieser Ausführungsform die Schwenkwinkel beider Klappen 90 Grad betragen. Der Umluftein­ laß 18 weist in dem offenen Zustand der Umluftklappe 28 eine Schrägstellung der Umluftklappe 28 auf, so daß die Luft be­ reits dem Zuluftauslaß 30 schräg zugeführt werden kann. In dieser, der offenen Stellung der Umluftklappe 28 erstreckt sich diese insofern von hinten/unten nach vorne/oben.

In der geschlossenen Stellung der Umluftklappe 28, die in Fig. 4 dargestellt ist, ist die Frischluftklappe 22 offen, wie es auch in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. In diesem Zustand ist die Umluftklappe 28 in einer Schrägstellung, wobei sie sich von unten/vorne nach oben/hinten erstreckt. Auch in dieser Position wirkt die Umluftklappe 28 als strömungsfördernde Schrägfläche für die Frischluft, die den Zuluftauslaß ver­ lassen soll.

Bei dieser Ausgestaltung ist es ebenfalls ohne weiteres mög­ lich, die Relaisplatine 40 gut zugänglich anzubringen, bei­ spielsweise an der Unterseite der Oberwand 50 des Mischluft­ kastens 12.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Höhe der Umluftklappe 28 so gewählt, daß sie in keiner Position den Mischluftkasten 12 nach unten durchtritt. Es versteht sich, daß in einer modifizierten Ausgestaltung die Umluftklappe 28 auch so ausgebildet sein kann, daß sie die volle Höhe des Mischluftkastens ausnutzt.

In der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind die Hebel 34 und 36 gleich lang, so daß ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 vorliegt. Es versteht sich, daß das Übersetzungsver­ hältnis und die Klappengeometrie im einzelnen an die Erforder­ nisse anpaßbar ist.

Eine Achse 52 der Umluftklappe 28 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel recht nahe der Oberwand 50. Um dennoch eine komfortable und gute Erreichbarkeit des Stellmotors 38 vorzusehen, ist es vorgesehen, daß die Achse 28 mit einem Zahnsegment versehen ist, das mit einem Zahnsegment des Stellenmotors kämmt.

In einer modifizierten Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Stellenmotor unmittelbar auf den Verbindungspunkt zwischen dem Hebel 24 und der Verbindungsstange 32 wirkt.

Claims (17)

1. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage für ein Fahr­ zeug, insbesondere für die Montage auf dem Dach des Fahr­ zeugs, mit einem Umlufteinlaß und einem Frischlufteinlaß und einer Stellvorrichtung, mit welcher das Verhältnis von Umluft zu Frischluft einstellbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Mischluftkasten (12) vorgesehen ist, der die Stellvorrichtung und miteinander verbundene Stellorgane für Frischluft und für Umluft (16, 18) aufnimmt, und daß der Mischluftkasten (12) eine Mischkammer zwischen den Stellor­ ganen sowie einen Zuluftauslaß (30) aufweist.

2. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellorgane als Klappen (22 und 28) ausgebildet sind und mit einer Verbindungs­ stange (32) miteinander verbunden sind, und daß die Stell­ vorrichtung insbesondere einen Stellmotor (38) aufweist, der mit der Verbindungsstange (32) oder einer Klappe (22 oder 28) verbunden ist.

3. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung außerhalb des Luftstroms, jedoch minde­ stens teilweise innerhalb des Mischluftkasten (12) aufge­ nommen ist.

4. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umlufteinlaß (18) mit einer Klappe (28) ausgestattet ist, die zwischen einer Schließstellung und einer Offenstel­ lung, insbesondere um einen Winkel von etwa 45°, ver­ schwenkbar ist.

5. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischlufteinlaß (16) mit einer Klappe (22) ausgestattet ist, die zwischen einer Schließstellung und einer Offen­ stellung, insbesondere um einen Winkel von etwa 90°, ver­ schwenkbar ist.

6. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frischluftklappe (22) und eine Umluftklappe (28) mit einem Verbindungsglied, insbesondere einer Verbindungsstange (32), miteinander verbunden sind, die insbesondere eine Übersetzung der Drehbewegung der Klappen in einem Verhält­ nis von mehr als 1 : 1, insbesondere 2 : 1, erzeugt.

7. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement an Hebeln (34 und 36) der Umluftklappe (28) bzw. der Frisch­ luftklappe (22) angelenkt ist, wobei die Länge der Hebel (34 und 36) unterschiedlich ist, insbesondere im Verhältnis 2 : 1.

8. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umluftklappe (28) und eine Frischluftklappe (22) im wesent­ lichen mittig schwenkbeweglich gelagert ist.

9. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umlufteinlaß (18) an einer Unterseite eines Mischluftka­ stens (12) vorgesehen ist und vom Fahrgastraum des Fahr­ zeuges aus zugänglich ist.

10. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Umluftein­ lasses (18) des Mischluftkastens (12) eine Steuervorrich­ tung für die Stellvorrichtung, insbesondere eine Relais­ platine (40), mindestens teilweise angeordnet und von dem Fahrgastraum des Fahrzeuges durch den Umlufteinlaß (18) hindurch zugänglich ist.

11. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischlufteinlaß (16) an einer Stirnseite des Mischluftka­ stens (12) ausgebildet ist.

12. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftauslaß (30) des Mischluftkastens (12) einen Quer­ schnitt aufweist, der im wesentlichen der Summe der Quer­ schnitte von Umluft- und Frischlufteinlaß (18 und 16) entspricht oder größer als dieser ist.

13. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umluftauslaß des Mischluftkastens (12) sich großflächig mindestens an der Oberseite des Mischluftkastens (12) zwi­ schen Umlufteinlaß (18) und Frischlufteinlaß (16) er­ streckt und insbesondere auch an den benachbarten Seiten­ wänden (24) vorgesehen ist.

14. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischluftkasten (12) aus einem Blech- oder Kunststoffteil ausgebildet ist, das sich im wesentlichen in Form eines flachen umgedrehten Us erstreckt.

15. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischluftkasten (12) auf dem Dach eines Fahrzeuges als Teil einer Klimaanlage montiert ist.

16. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluftklappe (28) mit der Frischluftklappe (22) dergestalt gekoppelt ist, daß die Klappen (28 und 22) wechselweise öffnen und schließen und die Stellvorrichtung eine stufen­ lose Verstellung ermöglicht.

17. Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischluftkasten (12) einen Anschlußflansch für ein Umluft­ filter und/oder ein Frischluftfilter dem jeweiligen Einlaß benachbart aufweist.