DE10041627A1 - Kraftfahrzeugsheiz- und/oder -klimaanlage mit elektrischem Zusatzheizkörper - Google Patents

Abstract

Heiz- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Gehäuse (10), in welchem ein Hauptheizkörper (14) und ein elektrischer Zusatzheizkörper (16) angeordnet sind, die von einer zu erwärmenden Luftströmung (F) durchquert werden können. Der Zusatzheizkörper (16) ist gegenüberstehend eines oberen Abschnittes des Hauptheizkörpers (14) in solch einer Weise angeordnet, daß ein Luftdurchtritt (18) ausgebildet ist, der sich unterhalb des Zusatzheizkörpers in solch einer Weise erstreckt, daß ein Teil der aus dem Hauptheizkörper tretenden Luftströmung nicht durch den Zusatzheizkörper tritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und/oder Klimaanlage für den Innenraum eines Kraftfahr­ zeuges.

Sie betrifft insbesondere eine Anlage vom Typ umfassend ein Gehäuse, in welchem ein Hauptheizkörper und ein elektrischer Zusatzheizkörper angeordnet sind, die von einer zu er­ wärmenden Luftströmung durchquert werden können.

Es sind bereits Anlagen dieser Art bekannt, bei welchen der Hauptheizkörper ein Wärmetau­ scher ist, der von dem Fluid durchquert wird, welches zur Kühlung des Fahrzeugmotors dient, während der elektrische Heizkörper in der Lage ist, eine thermische Spitzen- bzw. Zu­ satzenergie bereitzustellen, wenn die thermische Energie bzw. Leistung, die durch den Haupt­ heizkörper bereitgestellt wird, ungenügend ist.

Somit wird, wenn der elektrische Zusatzheizkörper in Betrieb genommen wird, der Luftfluß bzw. die Luftströmung sukzessive erwärmt durch den Hauptheizkörper und den Zusatzheiz­ körper.

Der letztere kann somit eine thermische Spitzenenergie bzw. -leistung bzw. eine thermische Zusatzenergie bzw. -leistung bei bestimmten Bedingungen liefern, oder auch in dem Fall von Extrembedingungen, zum Beispiel, um die Entfrostung und/oder die Beschlagsreduzierung der Windschutzscheibe des Fahrzeuges während der Startphase des thermischen Motors zu sichern, oder auch, um den thermischen Komfort in dem Innenraum des Fahrzeuges zu ver­ bessern.

Der elektrische Zusatzheizkörper, der flußabwärts liegend des Hauptheizkörpers angeordnet ist, kann elektrische Widerstände vom klassischen Typ enthalten, oder auch vorteilhafterweise Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstände).

In den bekannten Anlagen der vorgenannten Art ist der elektrische Zusatzheizkörper parallel zu dem Hauptheizkörper angeordnet, und zwar diesbezüglich gegenüberstehend. Bedingt durch die Tatsache, daß der Zusatzheizkörper kleiner ist als der Hauptheizkörper, werden zwei Luftdurchtritte vorgesehen, durch welche Teile der Luftströmung fließen, welche nicht den Zusatzheizkörper durchqueren. Diese zwei Luftdurchtritte sind üblicherweise oberhalb und unterhalb des Zusatzheizkörpers angeordnet.

Diese Anordnung ist generell nachteilig, da sie keine optimale Ausnutzung bzw. keinen opti­ malen Wirkungsgrad des Zusatzheizkörpers im Betrieb ermöglicht.

In den bekannten Anlagen der eingangs genannten Art ist der Zusatzheizkörper häufig optio­ nal, so daß eine Version bereitgestellt wird, die mit dem Zusatzheizkörper ausgestattet ist, und eine Version, die über keinen Zusatzheizkörper verfügt, wobei dies generell abhängig von der Art der Motorisation des Fahrzeuges ist.

Der Zusatzheizkörper kann während der Montage in dem Gehäuse durch eine Schiene geführt werden, was unweigerlich zu Druckverlusten in dem Fall führt, in dem der Zusatzheizkörper nicht in dem Gehäuse montiert ist.

Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, einen solchen Nachteil zu überwinden.

Sie schlägt zu diesem Zweck eine Anlage der eingangs genannten Art vor, bei welcher der Zusatzheizkörper gegenüberstehend eines oberen Abschnittes des Hauptheizkörpers angeord­ net ist, so daß ein Luftdurchtritt ausgebildet wird, der sich unterhalb des Zusatzheizkörpers in solch einer Weise erstreckt, daß ein Teil der aus dem Hauptheizkörper tretenden Luftströ­ mung nicht den Zusatzheizkörper durchquert.

Somit durchquert ein prädominanter Teil der aus dem Hauptheizkörper tretenden Luftströ­ mung den Zusatzheizkörper, wobei lediglich ein kleiner Teil der Luftströmung durch den Luftdurchtritt fließt, welcher unterhalb des Zusatzheizkörpers angeordnet ist, ohne den Zu­ satzheizkörper zu durchqueren.

Es wurde festgestellt, daß solch eine Ausgestaltung vorteilhaft bezüglich des thermischen Wirkungsgrades ist, wobei gleichzeitig Druckverluste minimiert sind.

Vorteilhafterweise erstreckt sich der Zusatzheizkörper in einer Ebene, die schräg verläuft mit Bezug auf den Hauptheizkörper, wobei eine Montage in umgekehrter V-Form gebildet wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die Anlage eine Gleitschienen- bzw. Laufschieneneinrichtung, um eine Führung und eine Führung des Zusatzheizkörpers während der Montage zu sichern.

Diese Gleitschieneneinrichtung kann ebenfalls zur Stützung bzw. Halterung des Zusatzheiz­ körpers in dem Gehäuse beitragen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Gleitschieneneinrichtung eine mit dem Zusatzheizkörper verbundene bzw. einstückig ausgebildete Gleitschiene, die mit einer Führungsschiene wechselwirken kann, die mit einer Umlenk- bzw. Deflektorschaufel bzw. -leitfläche verbunden bzw. einstückig ausgebildet ist, sich im Inneren des Gehäuses erstrec­ kend.

Die Gleitschiene ist vorteilhafterweise ein Teil einer Gleitschiene, die an einem Ende des Zu­ satzheizkörpers vorgesehen ist, wobei alternativ diese Gleitschiene sich auch über die gesamte Länge des Zusatzheizkörpers erstrecken kann.

Die Umlenkschaufel bzw. der Umlenkflügel ist vorteilhafterweise in solch einer Weise aus­ gebildet, daß der Luftfluß bzw. die Luftströmung in dem Gehäuse gerichtet bzw. geführt wird, und zwar prinzipiell in dem Fall, in welchem der Zusatzheizkörper nicht montiert ist. Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die Anlage ferner ein Befesti­ gungsteil, welches am Äußeren des Gehäuses vorgesehen ist, um ein elektrisches Netz bzw. Kabelbündel zu stützen, welches zur Versorgung des elektrischen Zusatzheizkörpers dient.

Dieses Befestigungsteil ist zum Beispiel durch Verschraubung an einer lateralen Wange des Gehäuses befestigt, welche mit einer Öffnung zur Montage des Zusatzheizkörpers versehen ist.

Vorteilhafterweise begrenzt dieses Befestigungsteil eine Aussparung von einer Form, die an­ ein Ende des Zusatzheizkörpers angepaßt ist, welches von der Wange des Gehäuses vor­ springt, so daß ein Beitrag zur Halterung bzw. Stützung bzw. Lagerung des Zusatzheizkörpers erzielt wird.

Vorteilhafterweise umfaßt der Zusatzheizkörper zumindest einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten bzw. einem Positivtemperatur-Koeffizientwiderstand (PTC- Widerstand).

In der folgenden, lediglich beispielhaft erfolgenden Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gilt:

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht einer Kraftfahrzeugsheiz- und/oder -klimaanlage gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang Linie II-II von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht des Zusatzheizkörpers der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anlage.

Fig. 4 ist eine perspektivische Teilansicht des Gehäuses einer erfindungsgemäßen Anlage, versehen mit einem Befestigungsteil zum Stützen eines elektrischen Netzes bzw. Ka­ belbündels zur Versorgung des elektrischen Zusatzheizkörpers.

Die Heiz- und/oder Klimaanlage für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 10, in welchem ein Kanal 12 zur Lufterwärmung ausgebildet ist, der von einer Luftströmung bzw. einem Luftfluß F durchquert werden kann. In dem Kanal 12 ist transversalwärts ein Hauptheizkörper 14 angeordnet, wel­ cher in dem dargestellten Beispiel ein Wärmetauscher ist, der von dem Fluid durchströmt werden kann, welches zur Kühlung des Fahrzeugmotors dient. Dieses Fluid, welches sich bei der Berührung mit dem Motor erwärmt, durchquert in an und für sich bekannter Weise ein Netz aus Rohren und Lamellen, welches von dem Luftfluß bzw. der Luftströmung F überstri­ chen bzw. durchquert wird.

Flußabwärts liegend des Hauptheizkörpers 14 ist ein elektrischer Zusatzheizkörper 16 vorge­ sehen, welcher gegenüberstehend eines oberen Abschnittes des Hauptheizkörpers 14 ange­ ordnet ist, so daß ein Luftdurchtritt 18 ausgebildet ist, der sich unterhalb des Zusatzheizkör­ pers in solch einer Weise erstreckt, daß ein Teil der aus dem Hauptheizkörper tretenden Luft­ strömung nicht den Zusatzheizkörper durchquert.

Wie man es in Fig. 1 erkennen kann, erstreckt sich der Zusatzheizkörper 16 in einer Ebene, die schräg verläuft mit Bezug auf den Hauptheizkörper 14, wobei eine Montage in umge­ kehrter V-Form ausgebildet wird.

Es wurde festgestellt, daß solch eine Montage den thermischen Wirkungsgrad der Anlage verbessert, wenn der Zusatzheizkörper in Betrieb genommen wird, selbst wenn ein Teil der aus dem Hauptheizkörper 14 austretenden Luftströmung durch den Durchtritt 18 fließt, ohne weiter durch den Zusatzheizkörper 16 erwärmt zu werden.

Der Zusatzheizkörper kann ausgestattet sein entweder mit einem oder mehreren klassischen elektrischen Widerständen, deren Widerstandswert praktisch konstant ist, unabhängig von der Temperatur oder auch vorteilhafterweise mit einem oder mehreren Widerständen mit positi­ vem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstände).

PTC-Widerstände werden immer häufiger in Kraftfahrzeugsheizanlagen verwendet, bedingt durch die Tatsache, daß sie es ermöglichen, verbrauchte elektrische Leistung an die ge­ wünschte thermische Leistung anzupassen, und da sie ferner eine Betriebssicherheit bereit­ stellen, die jegliches Brandrisiko vermeidet.

Es ist zu verstehen, daß der elektrische Zusatzheizkörper 16 es ermöglicht, eine thermische Zusatz- bzw. Spitzenleistung bzw. -energie zu liefern, wenn die thermische Energie bzw. Lei­ stung, die durch den Hauptheizkörper 14 bereitgestellt wird, ungenügend ist. Dies ist insbe­ sondere der Fall, wenn der Fahrzeugmotor in einer Startphase vorliegt, und wenn eine sehr warme Luftströmung bzw. ein sehr warmer Luftfluß gewünscht ist, insbesondere zum Sicher­ stellen der Entfrostung oder der Beschlagsreduzierung der Windschutzscheibe des Fahrzeu­ ges.

Somit wird der Luftfluß F sukzessive durch den Hauptheizkörper 14 und den elektrischen Zusatzheizkörper 16 erwärmt.

Die Anlage umfaßt (nicht dargestellte) Steuermittel, um entweder die Inbetriebnahme bzw. das Einschalten oder das Ausschalten des Zusatzheizkörpers abhängig von dem gewünschten Betriebsmodus zu sichern. Dies bedeutet, daß der Zusatzheizkörper elektrisch lediglich dann gespeist bzw. versorgt wird, wenn besondere oder extreme Bedingungen bzw. Zustände vor­ liegen, während denen die thermische Energie bzw. Leistung, die von dem thermischen Motor des Fahrzeuges bereitgestellt wird, ungenügend ist.

Das Gehäuse 10 ist prinzipiell durch eine gekrümmte Wandung 20 mit parallelen Erzeugen­ den begrenzt, welche sich zwischen zwei Lateralwandungen 22 und 24, auch Wangen oder Flanken (Fig. 2) genannt, erstreckt.

Die Wandung 20 trägt dazu bei, den Kanal 12 zu definieren, verläuft unterhalb des Heizkör­ pers 14 und trägt dazu bei, den Luftdurchtritt 18 zu definieren. Diese Wandung ist anschlie­ ßend nach oben gewölbt und endet in einem wulstartigen Ende 26, welches sich oberhalb und unter Abstand von einer internen Wandung 28 erstreckt, um einen Austrittskanal 30 zu defi­ nieren, der unterschiedliche (nicht dargestellte) Düsen bzw. Ausströmer versorgt, die in dem Innenraum des Fahrzeuges münden. Diese Düsen bzw. Ausströmer umfassen üblicherweise Entfrostungs-/Beschlagsreduzierungsdüsen der Windschutzscheibe, Belüftungsausströmer, die an dem Armaturenbrett vorgesehen sind, sowie Düsen, die in einen unteren Abschnitt des Innenraumes münden.

Die Wandung 28 umfaßt ein gekrümmtes Ende 32, welches die Luftströmung bzw. den Luft­ fluß, der den oberen Abschnitt des Hauptheizkörpers 14 durchquert hat, veranlaßt, den Zu­ satzheizkörper 16 zu durchqueren.

Der Zusatzheizkörper 16 ist an einem Ende mit einem Gleitschienenabschnitt 34 (Fig. 1 bis 3) versehen, mit einem Schnitt in T-Form und mit einem ersten Längsrand 36, der gegen das Ende 32 der Wandung 28 in Anlage gelangt, sowie mit einem zweiten Längsrand 38, wel­ cher in Verbindung mit einer Seele 40 der Gleitschiene einen Rillenabschnitt definiert. Diese letztere dient dazu, mit einer Führungsschiene 42 wechselzuwirken, die mit einer Umlenk­ schaufel bzw. einem Umlenk- bzw. Deflektorflügel 44 verbunden bzw. einstückig ausgebildet ist, sich im Inneren des Gehäuses 10 zwischen den Wangen 22 und 24 erstreckend. Dieser Flügel bzw. Schaufel bzw. Leitblech 44 verfügt über ein gekrümmtes Profil von gewählter Form. Der Flügel bzw. die Schaufel ist aufsteigend ausgerichtet und endet im oberen Ab­ schnitt durch einen wulstartigen Längsrand 46, welcher sich parallel zu der Führungsschiene 42 erstreckt.

In einer alternativen Ausführungsform könnte der Teil der Gleitschiene 34 ersetzt sein durch eine Gleitschiene, die sich über die gesamte Länge des Zusatzheizkörpers erstreckt.

Die Wange 22 umfaßt eine Öffnung 48 von generell rechteckiger Form (Fig. 2), begrenzt durch einen vorspringenden Rand 50, um die Einführung des Zusatzheizkörpers 16 in der Montageart einer Schuhlade in der Richtung des Pfeiles T von Fig. 2 zu ermöglichen.

Die Wange 24 umfaßt, gegenüberstehend der Öffnung 48 der Wange 22, eine Aussparung 52, die ein Ende 54 des Heizkörpers 16 aufnehmen kann. Der Heizkörper 16 umfaßt ein gegen­ überliegendes Ende 56, welches aus dem Gehäuse vorspringt und welches ein elektrisches Netz bzw. Kabelbündel 58 umfaßt, welches dazu dient, elektrisch den Heizkörper 16 zu spei­ sen bzw. zu versorgen. Um den Heizkörper 16 in dem Gehäuse zu montieren, ist es ausrei­ chend, das Ende 54 durch die Öffnung 48 zu führen, um anschließend den Heizkörper in der Richtung des Pfeiles T in Eingriff zu bringen, indem man die Gleitschiene 34 mit der Füh­ rungsschiene 42 wechselwirken läßt, und indem man den Längsrand 36 gegen das Ende 32 der Wandung 28 drückt bzw. beaufschlagt. Am Ende der Einführung kann der Heizkörper bzw. Radiator gestützt bzw. gehaltert werden durch geeignete Mittel, wie dies später erläutert wird.

Bei anderen Versionen der Anlage ist es möglich, daß der Zusatzheizkörper 16 nicht montiert ist. In diesem Fall ermöglicht es das Umlenk- bzw. Deflektorblech bzw. der Deflektorflügel bzw. die Umlenkschaufel 44, die Luftströmung bzw. den Luftfluß in dem Gehäuse zu richten, und zwar insbesondere hin zu dem Austrittskanal 30, um Druckverluste bedingt durch eine abrupte Richtungsänderung der Luftströmung zu minimieren.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 4 ist ein Befestigungsteil 60 dargestellt, welches am Äußeren des Gehäuses 10 bzw. äußerlich des Gehäuses 10 vorgesehen ist, um das elektri­ sche Netz bzw. Kabelbündel 58 zu stützen, und um ebenfalls einen Beitrag zu liefern bezüg­ lich der Lagerung bzw. Halterung bzw. Stützung des Endes 56 des Heizkörpers 16.

Das Ende 56 ist mit einer Lasche 62 versehen, die dazu vorgesehen ist, durch Verschraubung an einem Höcker 54 befestigt zu werden, resultierend aus der Formgebung bzw. dem Gießen des Gehäuses 10, und zwar insbesondere vorgesehen an der Wange 22 des letzteren. Das En­ de 56 umfaßt ebenfalls eine weitere Lasche 66, welche in dem dargestellten Fall nicht ver­ wendet wird.

Das Teil 60 trägt in der Tat zur Halterung bzw. des Stützung des Endes 56 bei. Das letztere umfaßt eine erste angepaßte Lasche 68, die eine U-förmige Rille 70 von angepaßter Form bezüglich des Endes 56 des Heizkörpers 16 ausbildet. Diese Lasche 68 ist mit einer Öffnung 72 für den Durchtritt einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) versehen, vorgesehen, um an einen Höcker geschraubt zu werden, der von dem Gehäuse 10 herrührt.

Ferner umfaßt das Befestigungsteil 60 eine weitere Lasche 74, die sich nach außen hin er­ streckt und die eine Aussparung 76 für den Durchtritt des elektrischen Netzes bzw. Kabel­ bündels 58 definiert.

Hieraus resultiert, daß das Teil 60 einen Beitrag liefert, sowohl zur Stützung des Endes 56 des Heizkörpers 16 als auch des elektrischen Netzes bzw. Kabelbaums 58.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorangehend lediglich beispielhaft beschrie­ benen Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich vielmehr auch auf weitere Vari­ anten.

In jedem Fall umfaßt der elektrische Zusatzheizkörper vorteilhafterweise zumindest einen elektrischen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten bzw. zumindest einen PTC- Widerstand.

Claims (11)

1. Heiz- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Gehäuse (10), in welchem ein Hauptheizkörper (14) und ein elektrischer Zusatzheizkörper (16) aufge­ nommen sind, die von einer zu erwärmenden Luftströmung (F) durchquert werden kön­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzheizkörper (16) gegenüberstehend eines oberen Abschnittes des Hauptheizkörpers (14) in solch einer Weise angeordnet ist, daß ein Luftdurchtritt (18) ausgebildet ist, der sich unterhalb des Zusatzheizkörpers in solch einer Weise erstreckt, daß ein Teil der aus dem Hauptheizkörper tretenden Luftströ­ mung nicht durch den Zusatzheizkörper tritt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzheizkörper (16) sich in einer Ebene erstreckt, die schräg mit Bezug auf den Hauptheizkörper (14) verläuft, wobei eine umgekehrt V-förmige Montage gebildet ist.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gleitschieneneinrichtung (34, 42) umfaßt, um eine Führung des Zusatzheizkörpers (16) während der Montage zu sichern.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschieneneinrichtung eine Gleitschiene (34) umfaßt, die mit dem Zusatzheizkörper (16) verbunden ist und mit einer Führungsschiene (42) wechselwirken kann, die mit einem Umlenkflügel (44) ver­ bunden ist, sich innerhalb des Gehäuses (10) erstreckend.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschiene (34) ein Teil einer Gleitschiene ist, die an einem Ende des Zusatzheizkörpers (16) vorgesehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gleitschiene (34) über die gesamte Länge des Zusatzheizkörpers (16) erstreckt.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenk­ flügel (34) ausgebildet ist, um die Luftströmung in dem Gehäuse zu richten, prinzipiell in dem Fall, in dem der Zusatzheizkörper (16) nicht montiert ist.

8. Anlage nach einem der Anspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein Befestigungsteil (60) umfaßt, vorgesehen am Äußeren des Gehäuses (10) zur Halterung eines elektrischen Netzes, welches zur Versorgung des elektrischen Zusatzheizkörpers (16) dient.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (60), bei­ spielhaft durch Verschraubung, an einer lateralen Wange (22) des Gehäuses (10) befe­ stigt ist, die mit einer Öffnung (48) zur Montage des Zusatzheizkörpers (16) versehen ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Befesti­ gungsteil (60) eine Aussparung begrenzt, wobei die Aussparung eine Form aufweist, die an ein Ende (56) des Zusatzheizkörpers (16), welches von der Wange (22) des Gehäuses vorspringt, in solch einer Weise angepaßt ist, daß ein Beitrag zur Stützung des Zusatz­ heizkörpers (16) geleistet wird.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz­ heizkörper (16) zumindest einen Widerstand mit positiven Temperaturkoeffizienten um­ faßt.