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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung eines Fahrzeugs nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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DE 299 14 962 U1 beschreibt
einen Luftauslaß einer
Innenraumlüftung
für ein
Kraftfahrzeug, bei dem ein durch einen Zuleitungskanal zugeführter Luftstrom
mittels einstellbarer Leitschaufeln mit einem Drall beaufschlagbar
ist, wobei der Luftstrom durch eine zu dem Zuleitungskanal im wesentlichen senkrechte
Austrittsöffnung
in den Innenraum des Fahrzeugs eintritt. Derartige Luftauslässe sind
im wesentlichen zur Anbringung im Bereich einer Instrumententafel
des Fahrzeugs vorgesehen.
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Im
modernen Kraftfahrzeugbau werden die Mittel zur Belüftung und
Klimatisierung des Innenraums zunehmend aufwendiger. Insbesondere
ist es gewünscht,
die Luft zumindest wahlweise so zu verteilen, dass kein gerichteter
und von den Insassen als störend
empfundener Luftzug entsteht. Ferner ist es gewünscht, Luft auch gezielt in
hinteren oder seitlichen Fahrzeugbereichen oder auch Dachbereichen ausströmen zu lassen,
um eine verteilte und gegebenenfalls selektierbare Belüftung zu
erreichen. Hierbei steht der begrenzte Bauraum in insbesondere den genannten
Bereichen dem Wunsch nach diffus ausströmender Luft entgegen.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen eingangs genannten Luftausströmer dahingehend
zu verbessern, dass auch bei diffus bzw. möglichst ungerichtet ausströmender Luft
eine mechanisch einfache Bauform und ein geringer Bauraumbedarf
erzielt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird für
einen eingangs genannten Luftausströmer erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Anordnung der Austrittsfläche
in im wesentlichen paralleler Orientierung zu dem zugeführten Luftstrom
ist eine besonders flache Bauweise ermöglicht, bei der dennoch ein
mit einem Drall versehener und daher diffus austretender Luftstrom
realisiert ist. Unter Drall ist dabei eine Drehung des Luftstromes
zu verstehen, die letztlich dazu führt, dass der Luftstrom unterschiedliche
Bereiche der Austrittsfläche
in deutlich unterschiedlicher Richtung verlässt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfassen die Ablenkmittel eine gebogene, insbesondere teilkreisförmige Wandung
des Austrittselements, wobei besonders bevorzugt eine Höhe der Wandung über den
gebogenen Verlauf der Wandung abnimmt. Hierdurch wird auf einfache
und kostengünstige
Weise erreicht, dass der Luftstrom über den Verlauf der Ablenkmittel zum
einen in unterschiedlichen Richtungen und zum anderen in möglichst
gleich bleibendem Mengenfluss pro Austrittsflächeneinheit austritt.
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Weiterhin
bevorzugt ist ein Deckelelement vorgesehen, wobei die Austrittsfläche zwischen
einem äußeren Rand
des Deckelements und einer oberen Kante der Wandung verläuft. Bevorzugt
weist dabei die Austrittsfläche
die Form zumindest eines Teils eines Kreisringes auf, wodurch insgesamt
eine besonders kontrollierte Führung
des Luftstromes mit einfachen Mitteln ermöglicht ist und insbesondere kein
gerichteter Anteil des Luftstroms etwa aus einem zentralen Bereich
des Austrittselements austreten kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Ablenkmittel eine Mehrzahl zueinander paralleler Wandungen,
wobei der Luftstrom zumindest zwischen zwei der Wandungen geführt ist. Bevorzugt
weisen die Wandungen dabei eine unterschiedliche Länge auf.
Hierdurch ist eine weitere Verbesserung der Verteilung der gleichmäßigen Verteilung
des Luftstroms auf verschiedene Bereiche der Austrittsfläche und
somit in verschiedene Richtungen ermöglicht.
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Besonders
bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Austrittselement
so dimensioniert, dass eine senkrecht zu der Austrittsfläche gemessene
maximale Höhe
des Austrittselements eine Höhe
des Zuleitungskanals nicht wesentlich übersteigt. Dies ermöglicht eine
insgesamt flache Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Vorteilhaft
kann vorgesehen sein, dass ein in der Austrittsebene gemessener
maximaler Durchmesser des Austrittselements nicht wesentlich größer ist
als das zweifache einer Breite des Zuleitungskanals. Hierdurch kann
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
auch bei nur wenig zur Verfügung
stehendem Bauraum eingesetzt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind eine Mehrzahl von Austrittselementen mit dem Zuleitungskanal
verbunden. Vorteilhaft können
dabei zumindest zwei Austrittselemente im wesentlichen spiegelsymmetrisch
zueinander an dem Zuleitungskanal angeordnet sein, wobei zumindest
ein Teil des Luftstroms im wesentlichen hälftig auf die beiden Austrittselemente
verteilbar ist. Alternativ oder ergänzend dazu können auch
zumindest zwei Austrittselemente in Richtung des Luftstroms nacheinander
mit dem Zuleitungskanal verbunden sein. Insgesamt ergibt sich hierdurch
eine große
Flexibilität
bei der Versorgung von Fahrzeugbereichen mit einer diffusen Belüftung.
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In
besonderem Maße
bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung keine einstellbar
bewegbaren Elemente zur Einstellung der Ablenkmittel im normalen
Fahrbetrieb des Fahrzeugs auf. Dies ermöglicht eine kleinbauende und
kostengünstige
Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und insbesondere des Austrittselements. Insbesondere kann daher
ein erfindungsgemäßes Austrittselement
nur aus wenigen Kunststoffteilen bestehen, wobei auch die Fertigung
aus nur einem einzigen Kunststoffteil in einem Spritzgussverfahren
möglich
ist. In einer bevorzugten Form wird das Austrittselement in der
Herstellung aus zwei Teilen, nämlich
einem die Ablenkmittel umfassenden Element und einem aufsteckbaren
und gegebenenfalls verklebten oder verclipsten Deckel, zusammengesetzt.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist besonders vorteilhaft im Bereich eines Dachhimmels eines Kraftfahrzeugs
angeordnet. Alternativ oder ergänzend
dazu kann sie auch im Bereich einer seitlichen Dachsäule eines
Kraftfahrzeugs, an einem Passagier- oder Fahrersitz, im Bereich
einer Instrumententafel und/oder in einem hinteren Innenraumbereich
des Fahrzeugs angeordnet sein. Für
all diese Anordnungen in einem Kraftfahrzeug ist die Vorrichtung
aufgrund ihrer einfachen, raumsparenden und kostengünstigen
Bauweise in Verbindung mit den Eigenschaften der diffusen Luftverteilung
besonders geeignet.
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Allerdings
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch im Bereich einer Instrumententafel des Fahrzeugs eingesetzt
werden, wobei sie herkömmliche
Belüftungsvorrichtungen
ergänzen
oder ersetzen kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
aus den Ausführungsbeispielen
sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
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Nachfolgend
werden drei bevorzugte Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
eine räumliche
Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus 1 in Richtung
des Zuleitungskanals.
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3 zeigt
eine stirnseitige Draufsicht auf die Vorrichtung aus 1
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4 zeigt
eine teilweise räumliche
Darstellung der Vorrichtung aus 1, wobei
Strömungsrichtungen
der Luft in verschiedenen Bereichen der Vorrichtung kenntlich gemacht
sind.
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5 zeigt
eine räumliche
Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine dritte bevorzugte
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die
erste Ausführungsform
gemäß 1 umfasst
einen im wesentlichen geraden Zuleitungskanal 1, der vorliegend
einen trapezförmigen
Querschnitt aufweist (siehe insbesondere 2).
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An
den Zuleitungskanal 1 schließt sich in Strömungsrichtung
der Luft ein Austrittselement 2 an. Das Austrittselement 2 umfasst
eine gebogene, insbesondere teilkreisförmig gebogene Wandung 3,
die an einem Eintrittsbereich 8 des Austrittselements 2 beginnt.
Eine obere Abschlusskante 3a der Wandung verläuft im wesentlichen
in einer Ebene, welche als Austrittsebene bezeichnet wird. Die gebogene
Wandung 3 bildet ein Ablenkmittel für die in dem Austrittselement 2 strömende Luft.
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Eine
untere Abschlusskante 3b der Wandung verläuft nicht
in einer Ebene, sondern bildet eine Spirale um eine Mittelachse
A des Austrittselements (siehe 2).
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Somit
ist die Höhe
der Wandung 3 über
ihren gebogenen Verlauf nicht konstant. Als Höhe der Wandung 3 ist
für einen
gegebenen Punkt auf der oberen Abschlusskante 3a der Wandung
jeweils der zur oberen Abschlusskante 3a senkrechte Abstand zur
unteren Abschlusskante 3b definiert.
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Ein
Boden 4 des Austrittelements 2 bedeckt eine Unterseite
des Austrittselements 2 vollständig und schließt mit dem
Verlauf der unteren Abschlusskante 3b ab. Der Boden 4 ist
daher nicht eben, sondern stellt eine spiralige Fläche entsprechend
dem Verlauf der unteren Abschlusskante 3b dar.
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Ein
im wesentlichen kreisförmiger
Deckel 5 ist in der Austrittsebene angeordnet, wobei ein
Mittelpunkt des Deckels auf der Mittelachse A liegt. Der Deckel
weist einen kleineren Radius R auf, als der konstante Abstand von
der Mittelachse A zur oberen Abschlusskante 3a des Austrittelements 2 beträgt. Hierdurch
verbleibt zwischen einem Rand 5a des Deckels 5 und
der oberen Abschlusskante 3a der Wandung 3 eine
im wesentlichen kreisringförmige
offene Austrittsfläche 6 konstanter
Breite B. Das Verhältnis der
Breite B zum Radius R des Deckels 5 beträgt im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
etwa 1:3,2. Je nach Anforderungsprofil an die Luftausströmung ist dieses
Verhältnis
durch die Wahl eines größeren oder
kleineren Deckels 5 anpassbar.
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Die
Darstellung gemäß 4 zeigt
das Austrittselement 2 ohne den Deckel 5. 4 zeigt
an verschiedenen Stellen der Austrittsfläche 6 die Richtung der
dort jeweils austretenden Luft. Es ist ersichtlich, dass die Luft
durch die Führung
bzw. Ablenkung entlang der gebogenen Wandung 3 mit einem
Drall versetzt wird. Die Luft tritt daher an unterschiedlichen Stellen
der Austrittsfläche
in unterschiedlichen Richtungen aus. Zudem tritt die Luft auch lokal
betrachtet wirbelförmig
aus, was durch die Biegung der Pfeile in 4 angedeutet
ist. Insgesamt ist hierdurch ein besonders diffuser und ungerichteter
Luftaustritt gewährleistet.
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Die
Abnahme der Höhe
der Wandung 3 über ihren
Umfang trägt
maßgeblich
dazu bei, dass über den
Verlauf der Austrittsfläche 6 ein
annähernd
konstanter Austrittsstrom der Luft sichergestellt ist, da bedingt
durch den sich in Umfangsrichtung verjüngenden Raum der lokale Luftdruck
in dem Austrittselement in dem Maße dynamisch erhöht wird,
wie er durch die zuvor ausgetretene Luft erniedrigt wird.
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Eine
Richtung C des Luftstroms im Bereich des Eintritts 8 des
Austrittselements 2 ist insbesondere aus 4 ersichtlich
und verläuft
parallel zu den Wänden
des Zuleitungskanals 1 in diesem Bereich. Diese Richtung
C ist im wesentlichen parallel zu der Austrittsebene, in der die
Austrittsfläche 6 liegt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
beträgt
der Durchmesser D des Austrittselements 2 etwa 80 mm und die
Breite des Zuleitungskanals 1 etwa 40 mm. Die maximale
Höhe H
des Zuleitungskanals 1 beträgt 20 mm. Diese Zahlenwerte
sind nur beispielhaft zu verstehen. Für besonders flachbauende Austrittselemente 2,
kann die Höhe
H des Zuleitungskanals 1 weiter reduziert werden, beispielsweise
auf 10 mm.
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Es
wird klargestellt, dass eine Verjüngung der Höhe der Wandung nicht zwingend
erforderlich ist. Ein ähnlicher
Effekt der gleichmäßigen Verteilung der
Luft kann etwa durch eine sich über
ihren Umfang verbreiternde Austrittsfläche erzielt werden, was zum Beispiel
durch einen von der Kreisform abweichenden Deckel erzielt werden
kann.
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Ebenso
muss die Austrittsfläche 6 nicht
exakt in einer Ebene liegen. Es sind auch Ausführungen denkbar, bei denen
die obere Umfangswandung spiralig verläuft. Im Sinne der Erfindung
wird hierdurch immer noch eine Austrittsebene definiert. Wichtig
ist, dass diese im wesentlichen parallel zu der Richtung C des Luftstroms
im Eintrittsbereich 8 des Austrittelements 2 angeordnet
ist, so dass eine flache und raumsparende Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sichergestellt ist. Je nach Form des zur Verfügung stehenden Bauraums kann
der Zuleitungskanal 1 dabei auch kurz vor seinem Eintritt
in das Austrittselement 2 abgewinkelt sein.
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Die
Draufsicht gemäß 2 zeigt,
dass ein in der Austrittsebene gemessener maximaler Durchmesser
des Austrittelements 2 nicht wesentlich größer ist
als das doppelte der Breite des Zuleitungskanals 1, welche
vorliegend der Abstand zwischen den beiden parallelen Wänden des
Zuleitungskanals 1 ist.
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Zudem
ist eine maximale Höhe
(gemessen in Richtung der Mittelachse A) des Austrittselements 2 nicht
wesentlich größer als
eine maximale Höhe
des Zuleitungskanals 1, die der Höhe der längeren der beiden parallelen
Kanalwände
entspricht. Größenordnungsmäßig liegt
der Wert für
die maximale Höhe bei
etwa 10 bis 30 mm, insbesondere 20 mm.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß 5 unterscheidet
sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch,
dass zusätzliche
Ablenkmittel 7a, 7b, 7c, 7d vorgesehen
sind. Diese Ablenkmittel umfassen jeweils zu der Mittelachse A konzentrische
Wandungen, die parallel zu der äußeren Wandung 3 verlaufen
und sich entsprechend über
ihren Verlauf in ihrer Höhe
verjüngen.
Die Wandungen 7a, 7b, 7c, 7d beginnen
wie die äußere Wandung 3 jeweils
am Eintritt 8 des Austrittelements 2, weisen aber
unterschiedliche Längen
auf. Insbesondere folgt die innerste Wandung 7d dem kreisförmigen Verlauf
des Luftstroms im Austrittselement 2 über den größten Kreiswinkel, und die äußere zusätzliche
Wandung 7a verläuft über den
kleinsten Kreiswinkel. Auch das zweite Ausführungsbeispiel umfasst einen
Deckel 5, der jedoch der besseren Darstellung wegen in 5 nicht gezeigt
ist.
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Durch
das zweite Ausführungsbeispiel
wird insgesamt eine noch weiter verbesserte Gleichverteilung des
austretenden Luftstroms über
den Verlauf der Austrittsfläche
erreicht. Zudem wird die Luft noch stärker mit einem Drall beaufschlagt,
so dass eine besonders diffuse Ausströmung der Luft in den Innenraum
des Fahrzeugs erreicht wird.
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Ein
drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in 6 dargestellt. Hierbei sind zwei Austrittselemente 302a, 302b,
die jeweils einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele entsprechen,
spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Jeweils etwa die Hälfte eines Luftstromes
aus einem besonders breiten Zuleitungskanal 301 tritt in
jedes der Austrittselemente 302a, 302b ein.
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Durch
eine derartige parallele Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Austrittselemente
lässt sich
auf einfache Weise und mittels standardisierter Bauteile eine Verteilung
auch größerer Luftströme erreichen.
Alternativ oder ergänzend
zu dem dritten Ausführungsbeispiel
können
Austrittelemente 2 auch nacheinander an dem gleichen (Haupt-)
Zuleitungskanal angeordnet sein (nicht dargestellt). Insgesamt ermöglichen
die zuvor beschriebenen Austrittselemente daher eine zugleich flexibel
einsetzbare und Bauraum sparende diffuse Verteilung großer Luftmengen.
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Abschließend sei
erwähnt,
dass sämtliche der
zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen den weiteren
Vorteil aufweisen, dass auch bei Durchsatz großer Luftmengen eine sehr geringe Geräuschentwicklung
durch den Luftstrom auftritt. Dies ist dadurch bedingt, dass die
Verwirbelung bzw. Drallbeaufschlagung der Luft gleichmäßig über einen großen Raumbereich
erfolgt und an keiner Stelle der Austrittelemente 2 große lokale
Unterschiede von Luftdruck oder Strömungsgeschwindigkeit auftreten.