DE10111255A1 - Verstellbare Düse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Düse an einer Luftaustrittsöffnung, insbesondere zum Luftaustritt in den Fahrzeuginnenraum. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Düse in vertikaler und horizontaler Richtung entlang einer Zielkurve eindimensional verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Düse an einer Luftaus­ trittsöffnung, insbesondere zur Belüftung eines Fahrzeuginnen­ raumes gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Düse an einer Luftaustrittsöffnung in den Innenraum eines Fahrzeuges ist beispielsweise aus der DE 199 24 493 C1 bekannt. An den Schnittstellen zwischen den Luftkanälen der Klimatisierungsanlage, die die Luft zum Oberkörper und an das Gesicht der Insassen heranführen können, und dem Fahrzeu­ ginnenraum werden hersteller- und modellabhängig unterschiedli­ che Düsen als Luftaustrittsöffnungen eingesetzt. Bei diesen Dü­ sen kann die Luftrichtung senkrecht zur Ausströmrichtung ver­ stellt werden. Hierzu sind beispielsweise Lamellen am Ausgang der Luftdüse angeordnet, die mittels eines an den Lamellen an­ geordneten Bedienelementes bewegbar sind. Weit verbreitet sind rechteckförmige Luftaustrittsöffnungen mit horizontalen und vertikalen Lamellen zur Vorgabe der Luftaustrittsrichtung. Spe­ ziell in sportlicheren Fahrzeugen kommen aber auch runde Düsen zum Einsatz. Die Ausströmrichtung wird im allgemeinen manuell durch einen Eingriff des Benutzers in die Verstellvorrichtung der Düsen eingestellt. Es gibt aber auch Ansätze, bei denen zum Beispiel für die horizontale und die vertikale Lamelle einer Düse jeweils ein Stellmotor für eine automatisierte Verstellung eingesetzt wird. Hierbei verwenden bisherige Konzepte zur auto­ matischen Verstellung der Luftaustrittsrichtung an einer Düse je eine Verstellvorrichtung für jeden Freiheitsgrad (vertikal und horizontal), d. h. es werden im allgemeinen zwei Stellmoto­ ren zur Verstellung der Ausströmrichtung benötigt.

Bei dieser Art einer verstellbaren Düse an einer Luftaustritts­ öffnung ist von Nachteil, daß bei der manuell verstellbaren Dü­ se jede sinnvoll und nicht sinnvolle Luftausströmrichtung ein­ stellbar ist. Bei den automatischen Düsen werden teurere Stell­ motoren und eine zur Ansteuerung dieser Stellmotoren aufwendige Elektronik benötigt. Mit diesen Stellmotoren sind alle Kombina­ tionen zwischen vertikalem und horizontalem Verstellwinkel ein­ stellbar. Werden aber nur einige wenige diskrete Ausströmrich­ tungen vorgegeben, die auch für eine vernünftige Belüftung ge­ nügen, kann erfindungsgemäß auf einen der Stellmotoren verzich­ tet werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine Düse an einer Luftaus­ trittsöffnung vorzusehen, die einfach verstellbar und damit billig ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Er­ findungsgegenstandes sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Düse liegt darin, daß mit einem einzigen Freiheitsgrad alle sinnvollen Luftausströmrichtungen realisierbar sind. Die Bedienung erfolgt dann über Bewegung beispielsweise an einem Bedienelement oder aber mittels eines Stellmotors. Durch Bewegung in eine Richtung sind so ohne den Aufwand mehrerer Stellmotoren alle sinnvollen Luftauströmrich­ tungen realisierbar. Möchte man annähernd alle möglichen Luft­ austrittsrichtungen mit nur einem Freiheitsgrad realisieren, so kann dies durch eine geschickte Vorgabe diskreter Luftausström­ richtungen und deren Abtastungsreihenfolge geschehen. Dies er­ möglicht beispielsweise eine zeilenweise Abtastung des gesamten Ausströmbereichs.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver­ bindung mit einer Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer eindimensionalen Düse, sowie

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zielkurve für die Mittel- und die Seitendüse in einem Fahrzeug.

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kopplung zwischen Düse und Stellmotor,

Fig. 4 ein Schema der einzelnen Komponenten des Systems, sowie Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Düse als Permanent­ magnet.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer eindimensional verstellbaren Düse 1. Die Düse 1 ist in vertikaler und horizon­ taler Richtung eindimensional verstellbar. Es ist eine halbku­ gelförmige Düse 1 dargestellt, die sich in einem halbkugelför­ migen Gehäuse 2 bewegen kann. Auf der zylindrischen Verlänge­ rung des Gehäuses 2, die in den Luftkanal übergeht, befindet sich ein ringförmiger Schrittmotor 3, der auf der zylindrischen Oberfläche axial rotieren kann. Über eine Verbindung vom Schrittmotor 3 zur Düse 1 bewegt sich die Düse 1 axial zusammen mit dem Schrittmotor 3. Im halbkugelförmigen Gehäuse 1 befindet sich ein Führungsschlitz 4, der derart ausgestaltet ist, daß die Düse 1 die gewünschte Zielkurve wie in Fig. 2 am Insassen bzw. im Fahrzeuginnenraum nachfährt. Je weiter sich der Füh­ rungsschlitz 4 von einer neutralen Position fortbewegt, desto stärker ist die Neigung der Düse 1. Wird der Führungsschlitz sinusförmig ausgeführt, so kann eine sternförmige Abtastung des gesamten Ausströmbereichs erfolgen. Zusätzlich zum Führungs­ schlitz 4 kann ein nicht gezeigter zuschaltbarer Transfer­ schlitz eingeführt sein, so daß die Düse 1 in einen Schnellver­ stellmodus gebracht werden kann, so daß zwischen einer feinen und einer groben Zielkurve umgeschaltet werden kann. Die Um­ schaltung kann automatisch erfolgen, so daß bei jedem zweiten Motoranlauf eine Bewegung auf der Transferkurve erfolgt oder abhängig von der Drehrichtung beispielsweise des Stellmotoran­ triebs oder mittels Bedienelement.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Zielkurve 6 für die Mittel- und die Seitendüse in einem Fahrzeug. Schema­ tisch ist ein Fahrer in Vorderansicht gezeigt. Der Kreis stellt den Kopf, das große abgerundete Viereck den Körper und die bei­ den seitlichen abgerundeten Vierecke die Arme des Fahrers dar. Das linke Bild zeigt die Zielkurve 6 der Mitteldüse auf den Fahrer. Durch die Zielpunkte der gewünschten diskreten Aus­ strömrichtungen am Insassen oder im Fahrzeuginnenraum wird eine einzige Kurve, die sogenannte Zielkurve 6 gelegt, die jeden Zielpunkt mindestens einmal berührt. Auch die Bewegung der Luftmengenklappe einer Düse 1 kann mit in die Beschreibung der Zielkurve 6 aufgenommen werden, so daß beispielsweise jedem Zielpunkt exakt eine entsprechende Luftmenge zugeordnet wird oder bei mehrmaligem Durchlaufen der Zielkurve unterschiedliche Luftmengen eingestellt werden. Die einzelnen Zielpunkte der Zielkurve 6 bestimmen den Auftreffpunkt des aus der Düse 1 aus­ tretenden Luftstrahls. Die Düse 1 ist so gebaut, daß die Luft­ richtung so verändert werden kann, daß alle Punkte der Zielkur­ ve 6 angestrahlt werden können. Das rechte Bild zeigt die Ziel­ kurve 6 der Seitendüse auf den Fahrer. Diese Zielkurve ist im Gegensatz zur Zielkurve der Mitteldüse und entsprechend ihrer Lage auf dieser Seite nach rechts verschoben, so daß auch Be­ reiche außerhalb des Körpers des Fahrers angestrahlt werden können. Die Seitendüsen werden häufig auch zur Anstrahlung der Seitenscheiben zur Beschlagsfreihaltung benutzt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Kopplung zwi­ schen Düse 1 und Schrittmotor 3 ohne Gehäuse. Der Schrittmotor 3 ist über eine Führung 5 mit dem Führungsstift 7 an der Düse 1 verbunden. So wird durch die Bewegung des Schrittmotors 3 die Düse 1 mitbewegt.

Fig. 4 zeigt ein Schema der einzelnen Komponenten des Systems und beschreibt die kinematischen Eigenschaften dieses Systems.

Es handelt sich um ein System mit fünf Starrkörpern (Gehäuse, Düse, Schrittmotor, Führungsstifte 1 und 2). Insgesamt ergeben sich somit 30 mögliche Freiheitsgrade. Da das System gleichzei­ tig aber 29 Bindungen enthält, bleibt nur eine einzige Bewe­ gungsmöglichkeit übrig. Deshalb ist jeder Bewegung des Schritt­ motors genau eine eindeutig umkehrbare Bewegung der Düse 1 zu­ geordnet. Das Gehäuse 2 ist an den Luftkanälen bzw. am Armatu­ renbrett befestigt und besitzt somit 3 translatorische und 3 rotatorische Bindungen. Der Schrittmotor 3 kann sich nur axial um das Gehäuse 2 drehen und besitzt somit 3 translatorische und 2 rotatorische Bindungen zum Gehäuse 2. Der 2. Führungsstift 5 kann sich nur längs der Gehäuseachse bewegen, da er 2 transla­ torische und 3 rotatorische Bindungen zum Schrittmotor 3 be­ sitzt. Der 1. Führungsstift 7 besitzt 2 translatorische und 2 rotatorische Bindungen zum 2. Führungsstift 5. Gleichzeitig be­ sitzt er eine translatorische Bindung aufgrund des Führungs­ schlitzes 4 im Gehäuse 2. Die rotatorischen Bindungen sind nicht unabhängig. Außerdem ist er mit 3 translatorischen und 2 rotatorischen Bindungen an die Düse 2 gefesselt. Die Düse 1 selbst besitzt drei translatorische Bindungen zum Gehäuse 2.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung der Erfindung darge­ stellt. Die Düse 1 selbst ist in diesem Fall ein Permanentmag­ net. Dieser wird über ein zylindrisches elektrisches Spulensys­ tem, das in das Gehäuse 2 integriert ist, bewegt, indem die Richtung des Magnetfelds des Spulensystems variiert wird. Der Führungsstift 7 besitzt drei translatorische und zwei rotatori­ sche Bindungen zur Düse 1. Gleichzeitig besitzt der Führungs­ stift 7 eine translatorische und zwei rotatorische Bindungen zum Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 besitzt wiederum drei translatori­ sche und drei rotatorische Bindungen zu den Luftkanälen bzw. dem Armaturenbrett. Die Düse 1 selbst ist im Gehäuse 2 mit drei translatorischen Bindungen gefesselt. Insgesamt erhält man so­ mit 18 mögliche Freiheitsgrade und 17 unabhängige Bindungen, was wiederum genau einer einzigen Bewegungsmöglichkeit ent­ spricht.

Claims (8)

1. Verstellbare Düse (1) an einer Luftaustrittsöffnung, insbe­ sondere zum Luftaustritt in den Fahrzeuginnenraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) in vertikaler und horizontaler Richtung ent­ lang einer Zielkurve (6) eindimensional verstellbar ist.

2. Verstellbare Düse (1) an einer Luftaustrittsöffnung, insbe­ sondere zum Luftaustritt in den Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) halbkugelförmig ist und sich in einem halbku­ gelförmigen Gehäuse (2) bewegt, das einen Führungsschlitz (4) aufweist, der derart ausgestaltet ist, daß die Düse (1) eine gewünschte Zielkurve (6) überstreicht, wenn ein Führungsstift im Führungsschlitz geführt wird.

3. Verstellbare Düse (1) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zylindrischen Verlängerung des Gehäuses (2), die in den Luftkanal übergeht, sich ein ringförmiger Schrittmotor (3) befindet, der auf der zylindrischen Oberfläche axial rotieren kann und über eine Verbindung vom Schrittmotor (3) zur Düse (1) sich die Düse (1) axial zusammen mit dem Schrittmotor (3) be­ wegt.

4. Verstellbare Düse an einer Luftaustrittsöffnung nach den An­ sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitz auf dem Gehäuse sinusähnlich angeordnet ist.

5. Verstellbare Düse an einer Luftaustrittsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Düse (1) ein Stellmotorantrieb (3) und/oder ein manuelles Bedienelement vorgesehen ist.

6. Düse an einer Luftaustrittsöffnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das manuelle Bedienelement als ein drehbarer Ring an der Düsenberandung angeordnet ist.

7. Düse an einer Luftaustrittsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zuschaltbarer Transferschlitz im Gehäuse eingeführt ist, so daß die Düse in einen Schnellverstellmodus gebracht werden kann, so daß zwischen einer feinen und einer groben Zielkurve umgeschaltet werden kann.

8. Düse an einer Luftaustrittsöffnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) ein Permanentmagnet ist, der über ein zylind­ risches elektrisches Spulensystem, das in das Gehäuse (2) in­ tegriert ist, bewegt wird, indem die Richtung des Magnetfelds des Spulensystems variiert wird.