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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Moderne
Fahrzeuge sind üblicherweise
mit einer Klimaanlage ausgestattet. Die von der Klimaanlage temperierte
Luft tritt über
mehrere Luftauslässe in
den Fahrgastraum ein. Grob können
diese Luftauslässe
eingeteilt werden in Fußraumauslässe, Oberkörperauslässe, die
im Bereich der Instrumententafel angeordnet sind und Defrosterauslässe, die
zur Luftbeaufschlagung der Frontscheibe vorgesehen sind. Für ein optimales
Wohlbefinden der Insassen wird im Fahrgastraum eine Temperaturschichtung
angestrebt. Die Temperatur sollte vom Kopfbereich über den
Oberkörperbereich
zum Fußbereich
hin zunehmen. Im Fußbereich
sollte die Temperatur der ausströmenden
Luft also relativ warm und im Kopfbereich relativ kühl sein.
Ferner sollte die Temperatur der Luft, mit der die Frontscheibe
beaufschlagt wird, ebenfalls relativ warm sein, um ein Beschlagen
zu vermeiden.
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Bei
modernen Fahrzeugklimaanlagen gibt der Fahrer üblicherweise eine bestimmte "Soll-Temperatur" und einen bestimmten "Soll-Volumenstrom" vor. Die Regelung
der Lufttemperatur und der Volumenströme an den einzelnen Luftauslässen übernimmt üblicherweise
eine Klimaautomatik. Bei den meisten Fahrzeugen besteht zusätzlich die
Möglichkeit,
zumindest die in der Mittelkonsole vorgesehenen Luftauslässe, über die
der Oberkörperbereich angeströmt wird,
durch manuell bedienbare Klappen vollständig zu schließen. Im
Normalbetrieb, d.h. wenn alle manuell betätigbaren Klappen geöffnet sind,
wird in Abhängigkeit
von der vorgegebenen Soll-Temperatur und des vorgegebenen Soll-Luftvolumenstroms
den Fußraumauslässen und
den Defrosterauslässen
von der Klimaautomatik jeweils ein Teilvolumenstrom zubemessen,
der relativ warm ist. Die Warmluft kommt vom Heizwärmetauscher
der Klimaanlage.
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Die über die
Instrumententafelauslässe
in den Oberkörperbereich
des Fahrgastraums ausströmende
Luft wird gemischt. Sie ist üblicherweise
kühler
als die über
die Fußraum-
bzw. Defrosterauslässe ausströmende Luft.
Zur Erreichung eines angenehmen Temperaturniveaus wird vom Heizwärmetauscher
kommende Warmluft mit vom Verdampfer kommender Kaltluft gemischt.
Die „Größe" des der Warmluft
beizumischenden Kaltluftvolumenstroms wird über einen Schichtungssteller
bzw. eine Schichtungsklappe automatisch von der Klimaautomatik geregelt.
Die Mischung der vom Heizwärmetauscher kommenden
Warmluft mit der vom Verdampfer kommenden Kaltluft erfolgt in einem
Bereich des Luftkanalsystems, der im Folgenden als "Mischabschnitt" bezeichnet wird.
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Die über die
Instrumententafelauslässe
in den Oberkörperbereich
des Fahrgastraums ausströmende
Luft sollte eine möglichst
homogene Temperaturverteilung aufweisen, um zu vermeiden, dass z.B.
die Temperatur der Luft, die im oberen Bereich der Instrumententafelauslässe ausströmt, wesentlich kühler ist
als die im unteren Bereich der Instrumententafelauslässe ausströmende Luft.
Eine derartige inhomogene Temperaturverteilung würde nämlich als sehr unangenehm empfunden.
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Es
wurde bereits erwähnt,
dass bei vielen Fahrzeugen an den Instrumententafelauslässen Klappen
vorgesehen sind, die von Hand geschlossen werden können und
zwar unabhängig
von den Klappen, die im "Inneren" des Luftkanalsystems
angeordnet sind und deren Stellungen von der Klimaautomatik geregelt
werden. Wenn die Instrumententafelauslässe über die manuell bedienbaren „Schließklappen" geschlossen werden,
sollte vermieden werden, dass die vom Verdampfer kommende Kaltluft
in Kanäle
des Luftkanalsystems eindringt, die mit den Fußraumauslässen bzw. mit den Defrosterauslässen in Verbindung
stehen. Ansonsten würde
nämlich
ein „Schließen der
Instrumententafelauslässe" dazu führen, dass
die Temperatur im Fußraumbereich
bzw. im Frontscheibenbereich merklich absinkt, was unerwünscht ist.
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Um
derartige "Fehlströmungen" von Kaltluft zu
vermeiden, sind bei höherwertigeren
Fahrzeugklimaanlagen Rückschlagklappen
vorgesehen, deren Stellung jeweils von ihrem Eigengewicht sowie
den momentanen Strömungs-
bzw. Druckverhältnissen im
Luftkanalsystem der Klimaanlage abhängt. Bei solchen herkömmlichen
Rückschlagklappen
besteht das Problem, dass sie je nach Stellung die Durchmischung
der vom Heizwärmetauscher
kommenden Warmluft mit der vom Verdampfer kommenden Kaltluft behindern.
Herkömmliche
Rückschlagklappen können sich
aber nicht nur ungünstig
auf die Durchmischung der kalten und der warmen Luft auswirken und
damit eine unerwünschte
Temperaturschichtung bzw. eine inhomogene Temperaturverteilung der über die
Instrumententafelauslässe
ausströmenden Luft
bewirken. Häufig
ist ihr Einsatz aus Bauraummangel auch mit erheblichen konstruktiven
Problemen verbunden. Darüber
hinaus weisen herkömmliche
Rückschlagklappen
eine relativ große
Luftangriffsfläche
und ein relativ hohes Gewicht auf, was zu störenden Strömungsgeräuschen und störenden Schließgeräuschen führen kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Klimaanlage für Fahrzeuge zu schaffen, die
eine „Rückschlageinrichtung" bzw. „Rückschlageinrichtungen" aufweist, die in
geöffneter
Stellung eine gute Luftdurchmischung ermöglichen und die kompakt aufgebaut sind
und möglichst
geräuscharm
schließen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Die
Erfindung geht von einer Klimaanlage für Fahrzeuge aus. Die Klimaanlage
weist ein Luftkanalsystem mit einem "Mischabschnitt" auf, der zur Mischung von Kaltluft
und Warmluft vorgesehen ist. Der Mischabschnitt ist mit einem Warmluftkanal
verbunden, über
den dem Mischabschnitt Warmluft zuführbar ist und mit einem Kaltluftkanal, über den
dem Mischabschnitt Kaltluft zuführbar
ist. Von dem Mischabschnitt führt
ein Mischluftkanal weg, über den
aus Warmluft und Kaltluft gemischte Luft in einen Fahrgastraum gelangt.
Der Mischluftkanal kann beispielsweise mit Instrumententafelauslässen verbunden
sein, die zur Beaufschlagung des Oberkörperbereichs des Fahrgastraums
vorgesehen sind. Im Bereich des Mischabschnitts ist eine Rückschlagklappenanordnung
vorgesehen. Die Rückschlagklappenanordnung
gestattet zwar eine Strömung
von Warmluft aus dem Warmluftkanal in den Mischabschnitt. Sie verhindert
aber eine Strömung
in umgekehrter Richtung, d.h. von Kaltluft oder gemischter Luft
aus dem Mischabschnitt in den Warmluftkanal. Dadurch wird vermieden,
dass gemischte Luft bzw. Kaltluft in bestimmte Bereiche des Luftkanalsystems
gelangt, z.B. in die mit Fußraumauslässen bzw.
Defrosterauslässen
verbundenen Luftkanäle.
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Der
Kern der Erfindung besteht in der Ausgestaltung der Rückschlagklappenanordnung.
Die Rückschlagklappenanordnung
weist mindestens ein als Rückschlagklappe
fungierendes Element auf, das ganz oder zumindest teilweise aus
einem biegeelastischen Material hergestellt ist. Vorzugsweise weist das
klappenartige Element einen als Rückschlagklappe fungierenden
Lappen bzw. eine als Rückschlagklappe
fungierende Membran auf. Der Lappen bzw. die Membran kann beispielsweise
aus einer elastischen Kunststofffolie hergestellt sein. In Strömungsrichtung
kann das klappenartige Element bereits bei geringen Druckunterschieden
allein durch die Luftströmung
aufgeklappt bzw. aufgebogen werden. Bei sehr geringen Strömungen bzw.
im Falle eines dieser Strömungsrichtung
entgegenwirkenden Druckunterschieds klappt das klappenartige Element in
seine Schließstellung,
wodurch eine Strömung
von Mischluft bzw. Kaltluft in den Warmluftkanal verhindert wird.
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Die
Rückschlagklappenanordnung
weist mindestens eine Durchgangsöffnung
auf, die durch das mindestens eine klappenartige Element verschlossen
ist. Vorzugsweise weist die Rückschlagklappenanordnung
mehrere solcher Durchgangsöffnungen
auf, die jeweils durch ein zugeordnetes klappenartiges Element verschlossen
sind. Die mindestens eine Durchgangsöffnung ist durch das mindestens
eine klappenartige Element verschlossen, wenn in dem Mischabschnitt
ein größerer Druck
herrscht als in dem Warmluftkanal. Sie ist hingegen durchgängig, wenn
in dem Mischabschnitt ein kleinerer Druck herrscht als in dem Warmluftkanal.
In diesem Fall ist das klappenartige Element in eine Öffnungsstellung in
Richtung des Mischabschnitts geklappt bzw. gebogen.
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Die
mindestens eine Durchgangsöffnung kann
durch ein rahmenartiges Trägerteil
gebildet sein, an dem der als Rückschlagklappe
fungierende Lappen bzw. die als Rückschlagklappe fungierende Membran
fixiert ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist das mindestens eine klappenartige
Element eine als Klappscharnier fungierende Kante auf, an der es
fest mit dem Trägerteil
verbunden ist. Aufgrund seiner Elastizität ist das klappen artige Element um
die Kante zwischen seiner Öffnungsstellung
und seiner Schließstellung
verschwenkbar.
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Vorzugsweise
ist das klappenartige Element so im Luftkanalsystem der Klimaanlage
angeordnet, dass es einen möglichst
geringen Strömungswiderstand
hat. Vorzugsweise ist es so angeordnet, dass die Kante des klappenartigen
Elements im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der in den Mischabschnitt
einströmenden
Kaltluft ist. Wenn das klappenartige Element aufgeklappt ist, kann
die vom Verdampfer kommende Kaltluft im Wesentlichen ungehindert
an dem bzw. an den klappenartigen Elementen entlang strömen, ohne
dass sie abgelenkt wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine "Rückschlagklappenanordnung" gemäß der Erfindung;
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2 Rückschlagklappen,
die einstückig miteinander
verbunden und aus einer elastischen Folie ausgestanzt sind;
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3 das
Trägerteil
der Rückschlagklappenanordnung;
und
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4 eine
mögliche
Einbausituation im Laufkanalsystem einer Fahrzeugklimaanlage.
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1 zeigt
eine Rückschlagklappenanordnung 1,
die ein Trägerteil 2 und
mehrere aus einer elastischen Folie bzw. einem elastischen Plättchen 3 ausgestanzte
Rückschlagklappen 4, 5, 6 aufweist. Das
Trägerteil 2 weist
nebeneinander liegende rechteckförmige
Durchgangsöffnungen 7, 8, 9 auf,
die durch Stege 10–12 voneinander
getrennt sind. Die Durchgangsöffnungen 7, 8, 9 müssen selbstverständlich nicht
rechteckig sein, sondern können
auch eine andere Form haben. Senkrecht von den Stegen stehen Luftleitelemente 13–15 ab.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das elastischen
Plättchen 3 auf
das Trägerteil 2 aufgesetzt.
Die Ränder
des elastischen Plättchens 3 können mit
dem Rand des Trägerteils 2 verklebt
oder in sonstiger Weise verbunden sein.
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Ränder 16–18 des
elastischen Plättchens 3 bilden "Klappscharniere". Um diese Kanten
bzw. Ränder 16–18 können, wie
in 1 angedeutet, die elastischen Elemente 4–6 klappen
bzw. gebogen werden. Ein erster Luftstrom, der in 1 durch
Pfeile 19–21 angedeutet
ist, kann also von einer ersten Seite 22 her zu einer zweiten
Seite 23 der Rückschlaganordnung 1 strömen, wobei
die elastischen Elemente 4–6 dabei durch die
Luftströmung 19–21 aufgebogen
werden. Eine Luftströmung
in umgekehrter Richtung, d.h. entgegen der Pfeile 19–21 ist
nicht möglich.
Wenn im Bereich 23 ein größerer Druck herrscht als im
Bereich 22, werden die elastischen Elemente 4–6 an
das Trägerteil 2 angelegt.
Die Durchgangsöffnungen 7–9 sind
somit durch die elastischen Elemente 4–6 verschlossen. In
diesem Fall sperrt die Rückschlaganordnung 1.
Bei der durch die Pfeile 19–21 angedeuteten Luftströmung kann
es sich beispielsweise um einen Warmluftstrom handeln.
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Die
Rückschlaganordnung 1 kann
in einem Verbindungsbereich bzw. einem Mischbereich eines Luftkanalsystems
einer Fahrzeugklimaanlage angeordnet sein. In dem Verbindungs- bzw.
Mischbereich erfolgt eine Vermischung zweiter Luftströme, z.B.
eines warmen Luftstroms, der durch die Pfeile 19–21 angedeutet
ist, und eines Kaltluftstroms 24–26. Bei dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel
strömt
der Warmluftstrom 19–21 senkrecht
zu dem Kaltluftstrom 24–26.
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5 zeigt
eine mögliche
Einbausituation im Luftkanalsystem einer Fahrzeugklimaanlage. Die Rückschlaganordnung 1 ist
in einem Mischbereich 27 angeordnet. In dem Mischbereich 27 treffen
die aus einem Warmluftkanal 28 kommende Luftströmung, die
durch die Pfeile 19–21 angedeutet
ist, und die aus einem Kaltluftkanal 29 kommende Kaltluftströmung zusammen,
die durch Pfeile 30, 31 angedeutet ist. Die Kaltluftströmung 30, 31 strömt im Wesentlichen
parallel zu den Luftleitelementen 13–15, die Warmluftströmung 19–21 im
Wesentlichen senkrecht zur Kaltluftströmung 30–31.
Der Kaltluftkanal 29 wird von einem Verdampfer 30 mit
Kaltluft versorgt. Der Warmluftkanal 28 wird von einem
Heizwärmetauscher 31 mit
Warmluft versorgt. Im Mischbereich 27 sollen die beiden
Luftströmungen
miteinander vermischt werden. Der Volumenstrom des Kaltluftstroms
kann durch eine Schichtungsklappe 32 eingestellt werden.
Je nach Drehstellung der Schichtungsklappe 32 kann der
Kaltluftstrom zwischen 0 und 100% verstellt werden. Im Mischbereich 27 vermischen
sich der Kaltluftstrom 30, 31 und die senkrecht
dazu einströmende
Warmluftströmung 19–21 miteinander.
Die gemischte Strömung
strömt
dann weiter in einen Mischluftkanal 33 und von dort weiter z.B.
zu Instrumententafelauslässen
einer Fahrzeugklimaanlage.
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Wie
aus 5 ersichtlich ist, weist die Fahrzeugklimaanlage
eine Klappe 34 auf, deren Drehstellung durch eine Klimaautomatik
geregelt wird. Über die
Klappe 34 kann der in den Mischluftkanal 33 strömende Volumenstrom
geregelt werden. Zusätzlich kann
an den Instrumententafelauslässen
jeweils noch eine manuell verstellbare Klappe angeordnet sein. Diese
Klappen können
ganz oder teilweise geöffnet
oder ganz geschlossen sein.
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Wenn
die manuellen Klappen ganz geschlossen sind, kann selbst bei geöffneter
Klappe 34 kein Luftstrom im Mischkanal 33 strömen. Im
Mischbereich 27 baut sich dementsprechend ein relativ hoher
Druck auf. Ohne die Rückschlaganordnung 1 könnte Kaltluft
aus dem Kaltluftkanal 29 in den Warmluftkanal 28 eindringen
und von dort eventuell weiter zu Fußraumauslässen bzw. Defrosterauslässen strömen, was
zu erwünscht
niedrigen Temperaturen in diesen Fahrgastraumbereichen führen würde. Eine derartige
Fehlströmung
wird durch die Rückschlaganordnung 1 verhindert.
Wenn nämlich
im Mischbereich 27 ein höherer Druck herrscht als im
Warmluftkanal 28, dann werden die klappenartigen Elemente 4–6 (vgl. 2)
durch den Druckunterschied gegen das Trägerteil 2 gedrückt. Die
Rückschlaganordnung 1 schließt dann
also.