DE10111255A1

DE10111255A1 - Adjustable nozzle especially at air outlet into vehicle interior, is hemispherical, moves in hemispherical housing with guide slit to describe desired curve when guide pin moves in guide slit

Info

Publication number: DE10111255A1
Application number: DE10111255A
Authority: DE
Inventors: Andre Strobel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-12

Abstract

The adjustable nozzle (1) is horizontally and vertically adjustable in one dimension along a desired curve. The nozzle is hemispherical and moves in a hemispherical housing (2) with a guide slit designed so that the nozzle describes a desired curve when a guide pin moves in the guide slit.

Description

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Düse an einer Luftaus trittsöffnung, insbesondere zur Belüftung eines Fahrzeuginnen raumes gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to an adjustable nozzle on an air outlet opening, especially for ventilation of a vehicle interior space according to the generic features of claim 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. A generic nozzle at an air outlet in the Interior of a vehicle is for example from DE 199 24 493 C1 known. At the interfaces between the air ducts the air conditioning system that takes the air to the upper body and to can bring up the face of the occupants, and the vehicle interiors are different depending on the manufacturer and model che nozzles used as air outlet openings. With these Dü The air direction can be perpendicular to the outflow direction be put. For this purpose, for example, slats at the exit the air nozzle arranged by means of a on the fins orderly control element are movable. Are widespread rectangular air outlet openings with horizontal and vertical slats for setting the air outlet direction. Spe Round jets are also used in more sporty vehicles for use. The direction of outflow is generally manual by user intervention in the adjustment device of the nozzles set. But there are also approaches where the Example of the horizontal and vertical slats of one One actuator each for automated adjustment is used. Here, previous concepts use auto automatic adjustment of the air outlet direction on a nozzle one adjustment device for each degree of freedom (vertical and horizontal), d. H. there are generally two Stellmoto ren needed to adjust the outflow direction.

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.With this type of adjustable nozzle at an air outlet Opening is disadvantageous that in the manually adjustable nozzle se any sensible and not sensible air outflow direction is adjustable. With the automatic nozzles, more expensive positions motors and a complex to control these servomotors Electronics needed. All Kombina are with these servomotors between vertical and horizontal adjustment angle adjustable. But are only a few discrete outflow that are also required for proper ventilation are sufficient, can dispense with one of the servomotors according to the invention be tested.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine Düse an einer Luftaus trittsöffnung vorzusehen, die einfach verstellbar und damit billig ist.The object of the invention is therefore a nozzle on an air Provide the opening that is easily adjustable and therefore is cheap.

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.According to the invention the task is characterized by the features of the spell 1 solved. Advantageous training and further education of the Er are subject of the invention by the features of the subclaims characterized.

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.A major advantage of this nozzle is that with a single degree of freedom all sensible air outflow directions are realizable. The operation then takes place via movement for example on a control element or by means of a Servomotor. By moving in one direction you are without it Effort of several servomotors all sensible air outlet implementable. You want almost all possible air realize exit directions with only one degree of freedom, see above this can be done by skillfully specifying discrete airflow directions and their scanning order happen. This he allows, for example, a line-by-line scanning of the entire Outflow area.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver bindung mit einer Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt The invention is based on an embodiment in Ver binding explained in more detail with a figure description. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer eindimensionalen Düse, sowie Fig. 1 is a schematic representation of a one-dimensional nozzle, as well

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zielkurve für die Mittel- und die Seitendüse in einem Fahrzeug. Fig. 2 is a schematic representation of a target curve for the center and side nozzle in a vehicle.

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kopplung zwischen Düse und Stellmotor, Fig. 3 is a schematic representation of a coupling between the nozzle and the actuator motor,

Fig. 4 ein Schema der einzelnen Komponenten des Systems, sowie Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Düse als Permanent magnet. Fig. 4 is a schematic of the individual components of the system, and Fig. 5 is a schematic representation of a nozzle as a 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. 1 is a schematic representation showing a one-dimensional adjustable nozzle 1. The nozzle 1 is one-dimensionally adjustable in the vertical and horizon tal direction. It is a hemispherical nozzle 1 is shown, which can move in a hemispherical housing 2 . On the cylindrical exten tion of the housing 2 , which merges into the air duct, there is an annular stepping motor 3 which can rotate axially on the cylindrical surface. The nozzle 1 via a connection by the step motor 3 to the nozzle 1 moves axially together with the stepping motor. 3 In the hemispherical housing 1 there is a guide slot 4 which is designed such that the nozzle 1 follows the desired target curve as shown in FIG. 2 on the occupant or in the vehicle interior. The further the guide slot 4 moves from a neutral position, the greater the inclination of the nozzle 1 . If the guide slot is sinusoidal, the entire outflow area can be scanned in a star shape. In addition to the guide slot 4 , a switchable transfer slot (not shown ) can be introduced so that the nozzle 1 can be brought into a quick adjustment mode so that it can be switched between a fine and a coarse target curve. The order can be made automatically, so that with every second motor start there is a movement on the transfer curve or depending on the direction of rotation, for example, the actuator motor or by means of an operating element.

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. 2 shows a schematic representation of a target curve 6 for the center and the side nozzle in a vehicle. Scheme table shows a driver in front view. The circle represents the head, the large rounded square represents the body and the side of the rounded square represents the arms of the driver. The left picture shows the target curve 6 of the center nozzle on the driver. A single curve, the so-called target curve 6 , which touches each target point at least once, is laid through the target points of the desired discrete flow directions on the occupant or in the vehicle interior. The movement of the air quantity flap of a nozzle 1 can also be included in the description of the target curve 6 , so that, for example, a corresponding quantity of air is assigned to each target point or different air quantities are set when the target curve is run through several times. The individual target points of the target curve 6 determine the point of impact of the air jet emerging from the nozzle 1 . The nozzle 1 is built so that the air direction can be changed so that all points of the Zielkur ve 6 can be illuminated. The right picture shows the target curve 6 of the side nozzle on the driver. This target curve is in contrast to the target curve of the center nozzle and shifted according to their position on this side to the right, so that Be rich outside of the driver's body can be illuminated. The side nozzles are also often used to illuminate the side windows to keep the fittings free.

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. 3 shows a schematic representation of the coupling between rule's nozzle 1 and stepper motor 3 without housing. The stepper motor 3 is connected to the guide pin 7 on the nozzle 1 via a guide 5 . Thus, the nozzle 1 is also moved by the movement of the stepping motor 3 .

Fig. 4 zeigt ein Schema der einzelnen Komponenten des Systems und beschreibt die kinematischen Eigenschaften dieses Systems. Fig. 4 shows a diagram of the individual components of the system and describes the kinematic properties of the system.

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.It is a system with five rigid bodies (housing, nozzle, stepper motor, guide pins 1 and 2 ). This results in a total of 30 possible degrees of freedom. Since the system contains 29 bindings at the same time, only one movement option remains. Therefore, each movement of the stepper motor is assigned a clearly reversible movement of the nozzle 1 . The housing 2 is fastened to the air ducts or to the armature panel and thus has 3 translatory and 3 rotary bindings. The stepper motor 3 can only rotate axially around the housing 2 and thus has 3 translatory and 2 rotational bonds to the housing 2 . The second guide pin 5 can only move along the axis of the housing, since it has 2 translatory and 3 rotary bonds to the stepper motor 3 . The 1st guide pin 7 has 2 translational and 2 rotatory bonds to the 2nd guide pin 5 . At the same time he sits a translational bond due to the guide slot 4 in the housing 2nd The rotational bonds are not independent. In addition, he is tied to the nozzle 2 with 3 translational and 2 rotatory bonds. The nozzle 1 itself has three translational bonds to the housing 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.In Fig. 5 another embodiment of the invention is Darge provides. The nozzle 1 itself is a permanent magnet in this case. This is moved over a cylindrical electrical coil system, which is integrated into the housing 2 , by varying the direction of the magnetic field of the coil system. The guide pin 7 has three translatory and two rotatory cal bonds to the nozzle 1st At the same time, the guide pin 7 has a translatory and two rotational bonds to the housing 2nd The housing 2 in turn has three translatori cal and three rotational bonds to the air channels or the dashboard. The nozzle 1 itself is tied in the housing 2 with three translational bonds. In total, you get 18 possible degrees of freedom and 17 independent bonds, which in turn speaks exactly one way of moving.

Claims

1. Adjustable nozzle ( 1 ) at an air outlet opening, in particular for the air outlet into the vehicle interior, characterized in that the nozzle ( 1 ) ent in a vertical and horizontal direction along a target curve ( 6 ) is one-dimensionally adjustable.

2. Adjustable nozzle ( 1 ) at an air outlet opening, in particular for the air outlet into the vehicle interior according to claim 1, characterized in that the nozzle ( 1 ) is hemispherical and moves in a hemispherical housing ( 2 ) which has a guide slot ( 4th ), which is designed such that the nozzle ( 1 ) sweeps over a desired target curve ( 6 ) when a guide pin is guided in the guide slot.

3. Adjustable nozzle ( 1 ) according to claims 1 and 2, characterized in that on the cylindrical extension of the housing ( 2 ) which merges into the air duct, there is an annular stepper motor ( 3 ) which rotate axially on the cylindrical surface can and the nozzle (1) moved over a link by the stepping motor (3) to the nozzle (1) axially be together with the stepping motor (3).

4. Adjustable nozzle at an air outlet opening after the on sayings 1 to 3, characterized, that the guide slot on the housing is arranged sinusoidally is.

5. Adjustable nozzle at an air outlet opening according to one of claims 1 to 4, characterized in that an actuator drive ( 3 ) and / or a manual control element is provided for adjusting the nozzle ( 1 ).

6. nozzle at an air outlet opening according to claim 5, characterized, that the manual control as a rotating ring on the Nozzle boundary is arranged.

7. Nozzle at an air outlet opening according to one of the claims 1 to 6, characterized in that a switchable transfer slot is inserted in the housing is so that the nozzle is put into a quick adjustment mode can be so that between a fine and a coarse Target curve can be switched.

8. Nozzle at an air outlet opening according to claim 1, characterized in that the nozzle ( 1 ) is a permanent magnet which is moved via a cylindrical electrical coil system which is integrated into the housing ( 2 ) by the direction of the magnetic field of the coil system is varied.