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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Luftleitsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer
ersten einem Frontbereich zugeordneten Klimaanlage mit einem über eine
Stellvorrichtung mit einer Verschlussvorrichtung verschließbaren Ausströmkanal und
einer einem Fondbereich zugeordneten zweiten Klimaanlage mit einem über eine
Stellvorrichtung mit einer Verschlussvorrichtung verschließbaren Ausströmkanal,
wobei der Frontbereich über
einen mittels einer Absperrvorrichtung verschließbaren Zuführkanal mit dem Fondbereich
verbunden ist.
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Es
ist bereits eine Heizungs- und/oder Klimaanlage für Fahrzeuginnenräume mit
einem Warm- und Kaltluftkanal, die in einen Mischraum münden und
jeweils eine den Kanalquerschnitt steuernde Luftklappe aufweisen,
aus der
DE 195 28
714 C1 bekannt. Zur Vermeidung des sogenannten Überblasens
der Warmluftklappe durch Kaltluftteilströme aus dem Kaltluftkanal werden
die Einstellungen der beiden Luftklappen miteinander in der Weise
zwangsgekoppelt, dass mindestens in einem Stellbereich der Kaltluftklappe
der Strömungsdruck
der aus dem Warmluftkanal in den Mischraum einströmenden Warmluft
stets größer ist
als der Strömungsdruck
der aus dem Kaltluftkanal einströmenden
Kaltluft.
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In
der
US 4665971 ist eine
Klimaanlage für Fahrzeuge
gezeigt, die zwei über
Klappen regelbare Luftkanäle
aufweist.
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Aus
der
DE 35 32 463 A1 zeigt
eine Heiz/Klimaanlage für
Fahrzeuge mit zwei getrennten Gebläsen bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftleitsystem derart
auszubilden und anzuordnen, dass die Steuerung der Verschluss- und
Absperrvorrichtungen der einzelnen Kanäle einfacher steuerbar und
kombinierbar ist.
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Gelöst wird
die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
dass die Absperrvorrichtung des Zuführkanals und mindestens eine
Verschlussvorrichtung des Ausströmkanals
eine gemeinsame Stellvorrichtung aufweisen.
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Hierdurch
wird erreicht, dass mit Hilfe der vorderen ersten Klimaanlage die
Belüftung
der hinteren zweiten Klimaanlage sowohl im Belüftungsfall des maximalen Heizens
als auch im Belüftungsfall des
maximalen Kühlens
unterstützt
wird, ohne eine separate Steuereinrichtung für die Absperrvorrichtung im
Zuführkanal
vorzusehen.
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Die
Stellvorrichtung ist hierzu mechanisch als Anordnung mit einer Steuerscheibe,
einem Kniehebel, einem Schleppelement oder einer einfachen Abdeckung
ausgebildet. Solche Anordnungen koppeln die Stellvorrichtung kinematisch
einfach mit den Verschluss- und Absperrvorrichtungen.
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Hierzu
ist es vorteilhaft, dass die Absperrvorrichtung des Zuführkanals
bei zumindest teilweise geschlossener oder geöffneter Verschlussvorrichtung
im Ausströmkanal über die
Stellvorrichtung zumindest teilweise geschlossen und geöffnet werden kann.
Durch eine derartige trotz der mechanischen Kopplung über eine
Stellvorrichtung im Wesentlichen unabhängige Verstellmöglichkeit
der Verschluss- beziehungsweise Absperrvorrichtung wird für die erfindungsgemäße Zuordnung
die geforderte Steuerung der Belüftung
durch den Zuführkanal
ermöglicht.
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Besonders
vorteilhaft ist hierzu, dass die Stellvorrichtung mindestens drei
Bewegungsbereiche aufweist, denen unterschiedliche Stellungen der Verschlussvorrichtungen
und der Absperrvorrichtung und somit unterschiedliche Strömungsquerschnitte der
Kanäle
zugeordnet sind.
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In
einem ersten Bewegungsbereich sperrt die Absperrvorrichtung den
Zuführkanal
weitestgehend ab und die Verschlussvorrichtung des Ausströmkanals öffnet über den
Bewegungsbereich.
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Je
nach Ausführung
der Koppelkimematik kann eine geringe Öffnung der Absperreinrichtung des
Zuführkanals
möglich
sein. Im Wesentlichen verbleibt die Absperreinrichtung jedoch in
geschlossenem Zustand, während
die Verschlussvorrichtung des Ausströmkanals von einem im Wesentlichen
geschlossenen Zustand in einen im Wesentlichen offenen Zustand schwenkt.
Je nach Ausführung
der Verschlussvorrichtung bzw. Verschlussklappe und zugehörigem Anschlag
kann eine im Wesentlichen offene Stellung auch schon nach Überdrehen
eines Teils des Bewegungsbereichs der Klappe erreicht sein. Ausschlaggebend
sind der resultierende Strömungsquerschnitt
bzw. die Druckverluste im Betriebspunkt.
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In
einem dem ersten Bewegungsbereich vorgeschalteten zweiten Bewegungsbereich
schließt
die Absperrvorrichtung des Zuführkanals,
wobei die Verschlussvorrichtung des Ausströmkanals in einem im Wesentlichen
geschlossenen Zustand verharrt.
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In
einem dem ersten Bewegungsbereich nachgeschalteten dritten Bewegungsbereich öffnet die
Absperrvorrichtung den Zuführkanal
und die Verschlussvorrichtung des Ausströmkanals verharrt im geöffneten
Zustand beziehungsweise öffnet
weiter. Dadurch wird je nach Bedarf eine ausreichende Unterstützung der
zweiten Klimaanlage durch die erste Klimaanlage erreicht. Die Grundidee
der Erfindung, dass die Verschluss- beziehungsweise Absperrvorrichtung
eine Unterstützung
der Belüftung
im Fondbereich zulassen, erfordert kein hundertprozentiges Verschließen oder Öffnen der
Kanäle.
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Hierzu
ist es vorteilhaft, dass der Ausströmkanal der Klimaanlage den
Fußraum
der vorderen Sitzplätze
belüftet
und die Verschlussvorrichtung eine Fußraumklappe der Klimaanlage
bildet.
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Es
ist vorteilhaft, die Absperrvorrichtung des Zuführkanals an die Verschlussvorrichtung
der Fußraumklappe
zu koppeln, da insbesondere die Fußraumklappe im Betriebszustand „ max.
Kühlen" im Wesentlichen
vollständig
geschlossen und im Betriebszustand „ max. Heizen" im Wesentlichen
vollständig
geöffnet
gehalten ist. Die Absperreinrichtung dieses Ausströmers bietet
sich für
die gedachte Öffnung
des Zuführkanals
besonders an.
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Außerdem ist
es vorteilhaft, dass der Stellvorrichtung eine Steuerscheibe zugeordnet
ist, die mindestens zwei voneinander unabhängige Steuerkurven aufweist,
und jeder Steuerkurve jeweils eine Verschluss- beziehungsweise Absperrvorrichtung zugeordnet
ist.
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Die
unabhängigen
Steuerkurven erlauben die unterschiedlichsten Charakteristiken hinsichtlich der
Bewegungen der Verschluss- und
Absperrvorrichtungen in Abhängigkeit
der Drehbewegung der Steuerscheibe. Eine solche Charakteristik erlaubt
es auf einfache Weise, der Stellvorrichtung zumindest mittelbar
eine zweite Verschluss- oder Absperrvorrichtung zuzuordnen. Dadurch
wird die zweite Klimaanlage bei Bedarf durch die erste Klimaanlage
unterstützt.
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Jeder
Verschluss- oder Absperrvorrichtung ist durch die beidseitig begrenzte
Steuerkurve eine definierte Anfangs- und Endstellung zugewiesen. Eine
Verstellung einer Verschluss- oder Absperrvorrichtung hat durch
zwei unabhängige
Steuerkurven nicht zwangsläufig
eine Verstellung der zwangsgekoppelten zweiten Verschluss- oder
Absperrvorrichtung zur Folge, was zur Steuerung zweier klimatisierter
Luftströme
erhebliche Vorteile aufweist.
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Es
ist vorteilhaft, dass die Verschluss- und/oder Absperrvorrichtung
jeweils über
eine Koppelstange und eine linear gelagerte Steuerstange der jeweiligen
Steuerkurve in der Steuer scheibe zugeordnet ist. Der Verlauf der
Steuerkurve auf der Steuerscheibe bewirkt eine lineare Bewegung
der Steuerstange entlang der Steuerachse. Die lineare Bewegung der
Steuerstange lenkt über
die Koppelstange an der Verschluss- oder Absperrvorrichtung an und dreht
diese um ihre Achse. Die Steuerstangen sind mittels Kugel-, Rollen-
oder Nadellagern in den Steuerkurven der Steuerscheibe gelagert.
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Eine
zusätzliche
Möglichkeit
ist gemäß einer Weiterbildung,
dass die Steuerkurven in radialer Richtung der Steuerscheibe zumindest
teilweise hintereinander angeordnet sind und/oder der Winkel α zwischen
den beiden Kanälen
zwischen 30° und
45° beträgt. Diese
sogenannte Überschneidung
der in radialer Richtung hintereinander angeordneten Steuerkurven
ermöglicht
eine sehr spitzwinklige Anordnung der beiden Kanäle von weniger als 90°. Entsprechend
der spitzwinkligen Anordnung der Kanäle verlaufen die Steuerstangen
ebenso spitzwinklig. Die entsprechenden Steuerkurven verlaufen aber über einen
Sektor von ca. 90° bis
hin zu 120° oder
180°. Zwangsläufig überschneiden
sich die Steuerkurven um ein entsprechend großes Maß.
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Vorteilhaft
ist es hierzu auch, dass der Quotient, gebildet aus dem mittleren
Abstand der Steuerkurve zu einem Mittelpunkt der Steuerscheibe und dem
Radius eines Anlenkpunkts der Koppelstange für alle Paarungen von Steuerkurven
und Verschluss- und/oder Absperrvorrichtungen konstant ist. Dadurch
wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der
Steuerscheibe und der Verschluss- und/oder
Absperrvorrichtung festgelegt.
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Durch
die Möglichkeit
der Überschneidung der
Steuerkurven ist die für
die Steuerkurve notwendige Länge
immer gewährleistet.
Je länger
die Steuerkurve ist, desto präziser
ist eine Verstellung der Verschluss- und/oder Absperrvorrichtung
möglich.
In jedem Fall ist eine volle Verstellung der Verschluss- und/oder Absperrvorrichtung
in Abhängigkeit
der Drehung der Steuerscheibe zu gewährleisten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung ist
schließlich
vorgesehen, dass die Steuerscheibe in einem Sektor zwischen ±30° und ±180° schwenkbar
ist, wobei eine gleichgerichtete Schwenkbewegung der Steuerscheibe über den
gesamten Sektor eine Schließbewegung
der Verschlussvorrichtung im Ausströmkanal um +90° oder eine Öffnungsbewegung
um -90° bewirkt.
Beim Schwenken der Steuerscheibe um den gesamten Sektor schließt oder öffnet sich
je nach Drehrichtung der Steuerscheibe die Verschlussvorrichtung.
Diese Übersetzung
zwischen der Steuerscheibe und der Verschlussvorrichtung hat keine Auswirkungen
auf die Absperrvorrichtung.
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Danach
ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass
die Steuerscheibe in einem Sektor zwischen ±30° und ±180° schwenkbar ist, wobei eine
gegengerichtete Pendelbewegung der Steuerscheibe über den
gesamten Sektor eine Schwenkbewegung der Absperrvorrichtung im Zuführkanal
um +90° oder –90° und wieder
zurück
um –90° oder +90° bewirkt.
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Während die
Steuerscheibe von der Anfangsposition in einer Drehrichtung beziehungsweise gleichgerichtet
in die Endposition verfährt,
schließt und öffnet beziehungsweise öffnet und
schließt
die Absperrvorrichtung.
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Es
ist vorgesehen, dass die Verschluss- und Absperrvorrichtungen unabhängig voneinander
während
der Bewegung der Steuerscheibe zwischendurch zum Stillstand kommen
beziehungsweise das Maß der
Drosselung durch die Verschluss- und Absperrvorrichtungen nicht
wesentlich geändert
wird.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und
in der Beschreibung erläutert
und in den Figuren dargestellt.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
systematisch dargestellten Aufbau eines Luftleitsystems;
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2 zwei
Verschlussvorrichtungen in Kopplung mit einer Steuerscheibe;
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3 ein
Diagramm der Drehung der in 2 dargestellten
Verschlussvorrichtungen in Abhängigkeit
der Drehung einer Steuerscheibe.
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Ein
in 1 dargestelltes Luftleitsystem 1 verzweigt
ausgehend von einer in einer zentralen Mischeinheit 12 angeordneten
ersten Klimaanlage 9 in einen Ausströmkanal 2 und einen
Zuführkanal 3.
In die zwei Kanäle 2, 3 ist
jeweils eine als Drosselklappe ausgebildete Verschlussvorrichtung 2.1 und
eine als Drosselklappe ausgebildete Absperrvorrichtung 3.1 eingebracht,
die gemeinsam über
eine Steuerscheibe 4 und eine der Steuerscheibe 4 zugeordnete
Stellvorrichtung 4.1 verstellt werden. Die Stellvorrichtung 4.1 ist
als Aktuator 4.1 ausgebildet. Die entsprechende zwangsführende Mechanik
ist in 2 dargestellt und bezüglich 2 erläutert.
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Der
Zuführkanal 3 verbindet
die im Frontbereich von Kraftfahrzeugen angeordnete zentrale Mischeinheit 12 mit
einer im Heck- oder
Mittelbereich von Kraftfahrzeugen angeordneten dezentralen Mischeinheit 13.
Die dezentrale Mischeinheit 13 nimmt eine zweite Klimaanlage 10 auf
und verzweigt über
einen Kanal 8 in den Zuführkanal 3, in einen Ausströmkanal 5 und
in einen Kanal 7.
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Die
Kanäle 7, 8 weisen
jeweils eine mechanische Drosselklappe 7.1, 8.1 auf.
Der Ausströmkanal 5 bildet
eine Verlängerung
des Zuführkanals 3 und
weist ebenso wie der Zuführkanal 3 eine
als Drosselklappe ausgebildete Verschlussvorrichtung 5.1 auf,
die über
einen Aktuator 6.1 steuerbar ist. Zudem ist in den Mündungsbereichen
der Kanäle 5, 7, 8 jeweils
ein Lüftungsgitter 5.2, 7.2, 8.2 vorgesehen.
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Die
Unterstützung
der zweiten Klimaanlage 10 durch die erste Klimaanlage 9 wird
dadurch verbessert, dass der Ausströmkanal 2 mittel- oder
unmittelbar im vorderen Bereich der Fahrgastzelle und der Ausströmkanal 5 über ein
der zweiten Klimaanlage 10 zugeordnetes Luftkanalnetz mittel-
oder unmittelbar im mittleren oder hinteren Bereich der Fahrgastzelle
mündet.
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In 2 ist
die Mechanik der Steuerung der zwei Drosselklappen 2.1, 3.1 mit
Hilfe der Steuerscheibe 4 dargestellt. Die Drosselklappen 2.1, 3.1 sind
in den Kanälen 2, 3 angeordnet,
die einen Winkel α von
90° einschließen.
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Die
Steuerscheibe 4 weist zwei voneinander unabhängige und
nicht verbundene Steuerkurven 4.2, 4.3 auf und
bildet ein Kreissegment mit einem Sektor von ca. 160°. Die Steuerkurven 4.2, 4.3 verlaufen
von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt. Jede Steuerkurve 4.2, 4.3 weist über ihren
Verlauf zu einem Mittelpunkt 11 der Steuerscheibe 4 einen
mittleren Abstand a2, a3 auf.
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In
den Steuerkurven 4.2, 4.3 ist für jede Drosselklappe 2.1, 3.1 eine
Steuerstange 2.3, 3.3 mit einer Seite gelagert.
Die andere Seite der Steuerstange 2.3, 3.3 ist über eine
Koppelstange 2.2, 3.2 mit einer Drosselklappe 2.1, 3.1 verbunden.
Die Steuerstange 2.3, 3.3 ist mittels eines Lagers 2.4, 3.4 linear
gelagert und weist entsprechend eine Steu erachse s2, s3 auf, entlang
der sie durch die Steuerscheibe 4 bewegt wird.
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Die
Koppelstange 2.2, 3.2 ist als Zwischenglied drehbar
an der Steuerstange 2.3, 3.3 und an der Drosselklappe 2.1, 3.1 gelagert.
Ein Anlenkpunkt 2.6, 3.6 ist von einem Drehpunkt 2.5, 3.5 der
Drosselklappe 2.1, 3.1 mit einem Radius r2, r3
beabstandet. Der Quotient von mittlerem Abstand a2, a3 zu Radius
r2, r3 ist für
jede Paarung von Drosselklappe 2.1, 3.1 und Steuerkurve 4.2, 4.3 konstant.
Damit ist die Übersetzung
von der Steuerkurve 4.2, 4.3 zur Drosselklappe 2.1, 3.1 konstant.
Je nach Ausbildung des Luftleitsystems 1 ist eine nicht
konstante Übersetzung
vorteilhaft.
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Die
Steuerkurven 4.2, 4.3 weisen in radialer Richtung
r vom Mittelpunkt 11 der Steuerscheibe 4 aus unterschiedliche
Abstände
zum Mittelpunkt 11 auf. Ferner kommt es zumindest teilweise
zu Überschneidungen
in radialer Richtung r, wie es in 2 dargestellt
ist. Eine solche Überschneidung
ermöglicht
einen sehr spitzen Winkel α zwischen
den Kanälen 2, 3.
Bei gleichbleibend langen Steuerkurven 4.2, 4.3 und
kleiner werdendem Winkel α erhöht sich
das Maß der Überschneidung.
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Der
Winkel β zwischen
einer Steuerachse s2 der Steuerstange 2.3 und der geschlossenen
Drosselklappe 2.1 beträgt
135°. Dadurch
wird beim Schließen
der Drosselklappe 2.1, wenn der Strömungswiderstand am größten ist,
ein günstiges Drehmoment
an der Drehachse 2.5 der Drosselklappe 2.1 erzeugt.
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Die
Verschluss- und Absperrvorrichtungen 2.1, 3.1 drehen
etwa um 90° auf
und zu, die Steuerscheibe 4 pendelt entsprechend etwa in
einem Winkelbereich von 100°.
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3 zeigt
ein Diagramm der Drehung der Verschluss- und Absperrvorrichtungen 2.1, 3.1 in
Abhängigkeit
der Bewegung der Stellvorrichtung 4.1. Unter einer Bewegung
von 0 % bis 100 entsprechend der Abszisse wird in diesen Fällen eine
Bewegung in eine Richtung von einer Anfangsposition bis zu einer Endposition
verstanden.
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Auf
der Ordinate ist das Maß der Öffnung des
jeweiligen Kanals durch die Verschluss- oder Absperrvorrichtung 2.1, 3.1 dargestellt.
Die 0 %-Marke bedeutet, dass der entsprechende Kanal verschlossen
ist.
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Das
Diagramm weist einen ersten mittleren Bewegungsbereich und jeweils
einen links und rechts angrenzenden zweiten und dritten Bewegungsbereich
auf. Eine Drosselkurve D1 ist der Verschlussvorrichtung 2.1 im
Ausströmkanal 2 und
eine Drosselkurve D2 der Absperrvorrichtung 3.1 im Zuführkanal 3 zugeordnet.
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Ausgehend
von der Anfangsposition im zweiten Bewegungsbereich der Stellvorrichtung 4.1 ist
die Verschlussvorrichtung 2.1 im Wesentlichen zu 0 % und
die Absperrvorrichtung 3.1 zu 100 % geöffnet.
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Beim
Bewegen der Stellvorrichtung 4.1 im zweiten Bewegungsbereich
schließt
die Absperrvorrichtung 3.1 von 100 % zu etwa 10 %. Dabei
bleibt die Verschlussvorrichtung 2.1 fast zu 100 geschlossen. Ein
weiteres Bewegen der Stellvorrichtung 4.1 in den ersten
Bewegungsbereich hat zum Ende des ersten Bewegungsbereiches zur
Folge, dass die Absperrvorrichtung 3.1 im Wesentlichen
geschlossen bleibt und die Verschlussvorrichtung 2.1 von
etwa 10 % zu 100 % öffnet.
Das Weiterbewegen der Stellvorrichtung 4.1 durch den dritten
Bewegungsbereich zur Endposition der Stellvorrichtung 4.1 hat
zur Folge, dass die Absperrvorrichtung 3.1 wieder zu 100
% öffnet,
während
die Verschlussvorrichtung 2.1 zu 100 % geöffnet bleibt.
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Diese
Systematik erlaubt die individuelle Steuerung nur einer Verschluss-
oder Absperrvorrichtung 2.1, 3.1 trotz kinematischer
Zwangsführung durch
die Stellvorrichtung 4.1.
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Bei
Bewegen der Stellvorrichtung 4.1 entgegen der vorstehenden
Richtung hin zur Anfangsposition lassen sich die Verschluss- und Absperrvorrichtungen 2.1, 3.1 entsprechend
entgegengesetzt steuern. Durch dieses Luftleitsystem 1 ist
die Möglichkeit geschaffen,
die Klimaanlage 10 im Heckbereich des Kraftfahrzeugs durch die Klimaanlage 9 im
Frontbereich zu unterstützen.