DE102004055259B3

DE102004055259B3 - Luftzuführeinrichtung für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004055259B3
Application number: DE102004055259A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Currle; Frank Dr. Frühauf
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: US20060117724A1; US7497897B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Luftzuführeinrichtung für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist im axialen Ansaugbereich des Klimagebläses (2) ein rotierendes Element (4) ausgebildet, das dem Klimagebläse (2) vorgeschaltet ist. Das rotierende Element (4) überdeckt den Lufteintrittsbereich (1b) derart, dass alle angesaugten Tropfen (11) auf dieses Element (4) auftreffen. Vor der Gehäusewand der Luftzuführeinrichtung sind Tropfenauffangelemente (10) angeordnet, die feststehende, flach geneigte Lamellen oder Keilstrukturen mit spitzen Keilwinkeln sind, wobei die Tropfenauffangelemente (10) derart geneigt sind, dass die Tropfen im spitzen Winkel auftreffen. DOLLAR A Durch die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung wird eine aktive Wasser- und Partikel(vor-)abscheidung sichergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftzuführeinrichtung für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bisher erfolgen die Luftförderung und die Wasserabscheidung von zu einer Fahrgastzelle zugeführter Luft in separaten Komponenten, nämlich mittels eines Gebläses und eines Wasserkastens.

Dabei sind beispielsweise großvolumige Wasserkästen im Motorraum zur Wasserabscheidung erforderlich. Bekannte Systeme, wie beispielsweise in der DE 199 44 530 C1 und der DE 197 56 983 C1 offenbart, verwenden dabei zur Luftumlenkung Luftumlenkelemente, die zu großen Druckverlusten führen.

Darüber hinaus sind passive Wasserabscheidungssysteme bekannt, wie beispielsweise aus der DE 199 23 195 C1 , bei denen Wassertropfen von zugeführter Frischluft in einen Zwischenraum zwischen Lamellen im Bereich eines Wasserablaufs fallen und beim Aufprall am Wasserablaufboden zerplatzen können, wodurch ein unerwünschter Nebel kleinster Wassertropfen entsteht, der in die Luftströmung zurückgelangen und von ihr mitgenommen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftzuführeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine aktive Wasser- und Partikel(vor-) abscheidung erfolgt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Luftzuführeinrichtung für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung erfolgt zuverlässig eine Abscheidung von Regentropfen aus dem zum Zweck der Fahrzeugklimatisierung angesaugten Frischluftstrom. Zudem ist es möglich simultan eine Luftförderung und Wasserabscheidung in einem multifunktionalen Bauteil ebenso wie eine Partikel(vor-)abscheidung durchzuführen. Dazu treffen im axialen Ansaugbereich des Klimagebläses mit der Frischluft angesaugte Regentropfen auf dem Gebläse axial vorgeschaltete, rotierende Elemente. Dadurch erhalten die Regentropfen einen im Wesentlichen tangentialen Impuls, wodurch sie zur Gehäusewand hin transportiert werden. Dort werden sie durch Tropfenauffangelemente ohne aufzuplatzen aufgefangen und abgeleitet.

Auf diese Weise ist für die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung ein sehr geringer Bauraum erforderlich. Zudem ist die Lufteintrittsfläche kleiner und damit wird die eintretende bzw. abzuführende Wassermenge kleiner.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
Dabei zeigen:
1 ein Klimagebläsemodul mit einer integrierten, erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung und
2 eine erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung unabhängig vom Klimagebläse.
Nachfolgend wird nun zunächst das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
Gemäß dem Grundprinzip der Erfindung ist in einem axialen Ansaugbereich eines Klimagebläses eines Kraftfahrzeugs ein rotierendes Element ausgebildet, das dem Klimagebläse axial vorgeschaltet ist. Dabei kann dieses rotierende Element entweder mit dem Klimagebläse verbunden bzw. darin integriert sein oder getrennt davon ausgebildet sein. Mit Frischluft durch das Klimagebläse angesaugte Regentropfen treffen auf dieses rotierende Element. Bei diesem Auftreffen auf das rotierende Element erhalten die Regentropfen einen im wesentlichen tangentialen Impuls, wodurch sie zur Gehäusewand hin transportiert werden. Um ein Aufplatzen der Tropfen an der Gehäusewand zu verhindern, befinden sich vor der Wand optional Tropfenauffangelemente, an denen die Tropfen aufgefangen und abgeleitet werden. Die Tropfenauffangelemente sind gegenüber den auftreffenden Tropfen so geneigt, dass die Tropfen in einem spitzen Winkel aufschlagen.
Nachfolgend wird nun unter Bezugnahme auf 1 das vorstehend beschriebene Funktionsprinzip für ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung, nämlich einer in ein Klimagebläsemodul integrierten Luftzuführeinrichtung, d.h. für ein multifunktionales Bauteil zur Luftförderung und Wasserabscheidung genauer beschrieben.
In 1 bezeichnet 1 ein Gebläsegehäuse eines Klimagebläses, mittels dessen Luft für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs angesaugt wird. Hierbei weist das Gebläsegehäuse 1 sowohl eine Öffnung 1a für eine axiale Ansaugung von Umluft 8 als auch eine Öffnung 1b für eine axiale Ansaugung von Frischluft 9 auf. Innerhalb des Gebläsegehäuses 1 ist auf der der Öffnung 1a für die axiale Ansaugung von Umluft 8 benachbarten Seite ein Laufrad 2 des Klimagebläses ausgebildet, aus dem Luft über einen radialen Luftaustritt 13 radial austritt. Das Laufrad 2 des Klimagebläses weist eine Antriebswelle 3 auf. Diese Antriebswelle 3 kann, wie in 1 gezeigt, an ihrem der Öffnung 1b für eine axiale Ansaugung von Frischluft 9 zugewandten Ende mit einem dem Laufrad 2 des Klimagebläses von der Seite der Ansaugung von Frischluft 9 her vorgeschalteten rotierenden Element 4 verbunden sein und für dieses ebenfalls als Antriebswelle dienen. Alternativ kann eine getrennte Antriebswelle für das rotierende Element 4 ausgebildet sein.
Das rotierende Element 4 kann beispielsweise ein Kegel oder ein Axiallaufrad sein. Bei Ausbildung des rotierenden Elements als Kegel ist es möglich, die Seitenflächen des Kegels konkav auszugestalten. Ebenso kann der rotierende Kegel auch einen durch Fliehkräfte oder anderweitig verstellbaren Kegelwinkel aufweisen. Alternativ kann das rotierende Element 4 als rotierende Kreisscheibe ausgebildet sein, die entweder eine glatte oder eine strukturierte Oberfläche aufweist. Diese Oberfläche kann zudem entweder hydrophob oder hydrophil sein. Zudem können bei Verwendung einer strukturierten Oberfläche radial verlaufende Rillen ausgebildet sein und/oder das rotierende Element an seinem Außenrand Strukturen aufweisen, durch die die Größe von dort abreißenden Tropfen positiv beeinflusst wird.
Weiterhin ist innerhalb des Gebläsegehäuses 1 zwischen einem Bereich 5, in dem das rotierende Element 4 ausgebildet ist, und einem Bereich 6, in dem das Laufrad 2 des Klimagebläses ausgebildet ist, eine Trennwand 7 ausgebildet, die die beiden Bereiche 5 und 6 ausgehend von der Wand des Gebläsegehäuses 1 voneinander trennt, wobei ein Bereich um die Antriebswelle 3 ausgespart ist. Benachbart dem Bereich, in dem die Trennwand 7 ausgespart ist, ist ein Stegelement 7a ausgebildet, durch das ein Eindringen von durch Tropfenauffangelemente 10 abgeschiedenem, aber noch nicht abgeführtem Wasser in das Laufrad 2 des Klimagebläses verhindert wird.
Zudem sind im Bereich 5, in dem das rotierende Element 4 ausgebildet ist, die Tropfenauffangelemente 10 ausgebildet. Diese Tropfenauffangelemente 10 können entweder gegenüber auftreffenden Tropfen steil stehende Leitelemente sein, wie in 1 gezeigt, fest stehende, flach geneigte Lamellen, Keilstrukturen mit spitzen Keilwinkeln, die bei allen Alternativen derart geneigt sind, dass die Tropfen im spitzen Winkel auftreffen, oder insbesondere bei vertikaler Lage des Gehäuses 1 alternativ eine rotierende perforierte oder undurchlässige Wand sein (nicht gezeigt), mittels derer das abgeschiedene Wasser abgeführt wird. Im Fall einer vertikalen Lage des Gehäuses 1 sind die Tropfenauffangelemente 10 bevorzugt rotierend ausgebildet.
Bei Ansaugung von Frischluft durch die Öffnung 1b für eine axiale Ansaugung von Frischluft 9 wird Frischluft angesaugt, die Regentropfen 11 enthalten kann. Diese angesaugten Regentropfen 11 treffen sodann auf das rotierende Element 4, das mittels der Antriebswelle 3 gedreht wird. Bei diesem Auftreffen auf das rotierende Element 4 erhalten die Regentropfen 11 einen im Wesentlicher tangentialen Impuls, wodurch sie zur Wand des Gebläsegehäuses 1 hin transportiert werden.
An der Wand des Gebläsegehäuses 1 werden die Regentropfen 11 durch die Tropfenauffangelemente 10 und dann das mittels der Tropfenauffangelemente 1Q abgeschiedene Wasser durch eine Wasserabfuhr 12 abgeführt. Die Tropfenauffangelemente 10 sind so geneigt, dass die Tropfen in einem spitzen Winkel auftreffen, wodurch ein Aufplatzen der Tropfen verhindert wird.
Auf diese Weise kann mittels einer in das Klimagebläse integrierten Wasserabscheidung eine kompakte, in der Baugröße bedeutend reduzierte Luftzuführeinrichtung zur integrierten Luftförderung und Wasserabscheidung ausgebildet sein.
Alternativ ist es auch möglich, eine Luftzuführeinrichtung auszubilden, die ein eigenständiges Wasserabscheidungsmodul aufweist, das unabhängig vom Klimagebläse ausgebildet ist und auf demselben Funktionsprinzip beruht, wie die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Luftzuführeinrichtung.
In 2 ist eine derartige erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung mit eigenständigem Wasserabscheidungsmodul gezeigt. Hierbei werden Elemente, die entsprechend bereits im ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden und sowohl in 1 gezeigt als auch beschrieben sind, zur Vereinfachung mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen und nicht mehr beschrieben.
Im Unterschied zu 1 weist die Luftzuführungseinrichtung gemäß 2 ein separates Gehäuse 14 des Wasserabscheidungsmoduls auf. Dieses Gehäuse 14 besitzt eine Öffnung 14a zur Ansaugung von eventuell feuchtigkeitsbehafteter Frischluft 9 und eine Öffnung 14b zum Ausgeben von Frischluft, aus der z.B. Regentropfen 11 abgeschieden sind. Innerhalb des Gehäuses 14 ist ein rotierendes Element 4 ausgebildet, das mittels einer Antriebswelle 3 gedreht wird. Weiterhin sind Tropfenauffangelemente 10 ausgebildet, mittels derer eine Wasserabscheidung erfolgt. Auch hier kann, ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel alternativ zu den Tropfenauffangelementen 10 eine innerhalb des Gehäuses rotierende perforierte oder undurchlässige Wand verwendet werden. Mittels der Tropfenauffangelemente abgeschiedenes Wasser wird über eine Wasserabfuhr 12 abgeführt. Dabei ist an der Unterseite des Gehäuses 14 des Wasserabscheidungsmoduls benachbart zur Öffnung 14b zum Ausgeben trockner Frischluft ebenfalls ein Stegelement 7a ausgebildet, das ein Eindringen abgeschiedenen Wassers vor der Abfuhr durch die Wasserabfuhr 12 in die Öffnung 14b zuverlässig verhindert.
Die erfindungsgemäße Luftzuführungseinrichtung gemäß 2 kann aufgrund ihrer Modulbauweise getrennt vom Klimagebläse ausgebildet werden, dem in diesem Fall nur die trockene Frischluft oder Umluft zugeführt wird. So ist beispielsweise eine optimale Ausnutzung von freien Bauräumen im Fahrzeug, die für eine integrierte Ausführungsform gemäß 1 nicht ausreichend sind, möglich.
Bei allen Ausführungsbeispielen kann das rotierende Element 4 entweder über eigene Welle 3 und einen eigenen Motor oder über eine gemeinsame Antriebswelle 3 mit dem Klimagebläse angetrieben werden. Im Fall einer Verwendung eines eigenen Motors kann dieser kann dann abhängig von einem Ausgangssignal einer Umgebungserfassungseinrichtung, wie beispielsweise einem Regensensor, der teilweise ohnehin schon im Fahrzeug enthalten ist, angesteuert werden.
Zudem kann die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung auch noch zur Partikel(vor-)abscheidung ausgebildet sein, so dass eine Partikel aus der angesaugten Umgebungsluft in den Fahrzeuginnenraum gelangen.

Claims

Luftzuführeinrichtung für die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, wobei die Luftzuführeinrichtung neben der Luftförderung auch zur Wasserabscheidung aus zur Fahrgastzelle zuzuführender Frischluft ausgebildet ist und ein Gehäuse (14; 1) aufweist, in dem die Wasserabscheidung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14; 1) eine Öffnung (14a; 1b) zur axialen Ansaugung von Frischluft (9) sowie gegenüberliegend eine Öffnung zur Ausgabe von Frischluft, aus der Wasser abgeschieden wurde, aufweist, in dem Gehäuse (14; 1) in einem axialen Ansaugbereich ein rotierendes Element (4) ausgebildet ist, das die Öffnung (14a; 1b) zur axialen Ansaugung von Frischluft (9) derart überdeckt, dass alle angesaugten Tropfen auf das rotierende Element (4) auftreffen und zur Wand des Gehäuses (14; 1) hin transportiert und über eine Wasserabfuhr (12) abgeführt werden.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) ein rotierender Kegel ist.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Kegel konkave Seitenflächen aufweist.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Kegel einen durch Fliehkräfte oder anderweitig verstellbaren Kegelwinkel aufweist.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) eine rotierende Kreisscheibe ist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) eine glatte Oberfläche aufweist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) eine strukturierte Oberfläche aufweist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) eine hydrophobe oder hydrophile Oberfläche aufweist.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche radial verlaufende Rillen aufweist.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) an seinem Außenrand Strukturen aufweist, durch die die Größe der dort abreißenden Tropfen positiv beeinflusst werden kann.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) ein rotierendes Axiallüfterrad ist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Gehäusewand Tropfenauffangelemente (10) angeordnet sind.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenauffangelemente (14) feststehende, flach geneigte Lamellen sind.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenauffangelemente (10) Keilstrukturen mit spitzen Keilwinkeln sind.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenauffangelemente (10) derart geneigt sind, dass die Tropfen im spitzen Winkel auftreffen.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tropfenauffangelemente (10) drehen.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Tropfen vor der Gehäusewand anstelle der Tropfenauffangelemente eine rotierende perforierte oder undurchlässige Wand angebracht ist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) über eine eigene Welle (3) und einen eigenen Motor angetrieben wird.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor des rotierenden Elements (4) abhängig von einem Ausgangssignal einer Umgebungserfassungseinrichtung angesteuert wird.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungserfassungseinrichtung ein Regensensor ist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein eigenständiges Modul zur Wasserabscheidung bildet.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung in ein Klimagebläsegehäuse (1) integriert ist.
Luftzuführeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element (4) über eine gemeinsame Antriebswelle (3) mit dem Klimagebläse angetrieben wird.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vor einer Stirnwand im Motorraum angeordnet ist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung hinter einer Stirnwand angeordnet ist und ein einfacher Wasserabfluss im Motorraum als Vorabscheider ausgebildet ist.
Luftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführeinrichtung zusätzlich zu einer Partikel(vor-) abscheidung ausgebildet ist.