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Die
Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für eine Klimatisierung
eines Fahrzeuginnenraums.
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Im
Stand der Technik sind Luftausströmer in diversen Varianten bekannt.
Sie dienen dazu, im Fahrzeuginnenraum schnell ein angenehmes Klima zu
schaffen. Es ist ihre Aufgabe, zu diesem Zweck genügend Luft
in den Innenraum zu befördern.
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So
beschreibt die
DE
100 36 776 A1 eine Einrichtung zur Klimatisierung eines
Innenraumes, insbesondere eine Fahrzeug-Klimatisierungseinrichtung,
mit einem Klimagerät
mit einer Klimaluft-Führung,
sowie mit einem Luftheizgerät
mit einer Heizluft-Führung.
Die Klimaluft-Führung
und die Heizluft-Führung sind
mit dem Innenraum verbunden und über
ein Mündungsstück in Form
einer Doppeldüse zusammengeführt, welche
ein Innenrohr und ein konzentrisches Außenrohr aufweist. Dabei kann
im Ringraum zwischen dem Innenrohr und Außenrohr eine Drallströmungs-Leiteinrichtung
vorgesehen sein, die vorzugsweise einstellbar ist.
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Bei
dieser Einrichtung handelt es sich um einen zweikanaligen Luftausströmer mit
einem inneren Luftführungskanal
für einen
konzentrierten Luftstrahl (auch Spotbereich genannt) und einem äußeren Luftführungskanal
für eine
Drallströmung
(auch Diffusbereich genannt). In vollständig geöffneter Stellung hat der Diffusbereich
einen hohen Druckabfall und eine starke Geräuschentwicklung. Die Effizienz
des Spotbereichs wird dadurch reduziert.
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Die
DE 299 14 962 U1 beschreibt
einen einkanaligen Luftausströmer,
insbesondere für
eine Kraftfahrzeuglüftung,
mit einem Drallgeber, der mehrere Leitschaufeln hat, die jeweils
um eine Schwenkachse verschwenkbar sind. Die Schwenkachsen sind etwa
radial um eine gemeinsame Zentralachse angeordnet, wobei eine Drehbewegung
der Zentralachse als Schwenkbewegung auf die Schwenkachsen der Leitschaufeln übertragbar
ist. Die den Leitschaufeln zugeordneten Schwenkachsen sind jeweils
mit einer Verbindungsstange mit Langloch drehfest verbunden, welche
mit einem zentralen Reib- oder Zahnrad der Zentralachse in Antriebsverbindung
stehen. Die Zentralachse trägt
an ihrem abströmseitigen
Achsende eine manuell betätigbarer
Drehmechanismus.
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Bei
diesem Luftausströmer
kann aufgrund der geringen Tiefe und geringen Ablenkungswirkung des
Drallgebers nur eine Strömung
mit schwachem Drall erzeugt werden.
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Aus
der
EP 0 936 091 B1 ist
ein Luftausströmer
bekannt, bei welchem eine Leitrampe in Spiral- oder Helixform vorgeschlagen
wird. Diese bewirkt eine Strömung
mit starkem Drall und damit eine größere Verteilung des in ihr
geführten
Luftstroms in Art eines Diffusbereiches.
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Durch
die konstante Drallströmung
im Diffusbereich dieses Luftausströmers ist jedoch eine Anpassung
der Klimatisierungswirkung an jeweilige Umgebungsbedingungen nicht
möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftausströmer der
eingangs genannten Art anzugeben, welcher bei einfachem Aufbau eine
Anpassung einer Klimatisierungswirkung erlaubt, wobei ein breiter
Variationsbereich der Anpassung möglich sein soll.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Luftausströmer,
welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung schlägt
einen Luftausströmer mit
mindestens einem Luftführungskanal
und in diesem angeordneten Luftleitelementen vor, wobei mittels
Verstellen der Luftleitelemente mindestens eine Helix zum Erzeugen
einer einstellbaren Drallströmung
bildbar ist.
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Im
Sinne der Erfindung kommt als Helix jede sich rotierend in die Tiefe
des Raums fortsetzende Struktur in Betracht. Eine solche Struktur
kann insbesondere auch abschnittsweise linear, schneckenhausförmig, spiralförmig oder
als schraubenförmige Wendel
ausgebildet sein. Die Luftleitelemente sind vorzugsweise entsprechend
gekrümmt
oder eben ausgeführt.
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Der
erfindungsgemäße Luftausströmer weist mehrere
in ihrer Position verstellbare Luftleitelemente auf, die mindestens
eine verstellbare Helix bilden, die in mindestens zwei Teilsegmente
untergliedert ist. Die Teilsegmente werden in einfacher Weise von
den Luftleitelementen gebildet. In einer bestimmten Stellung der
Luftleitelemente liegt die mindestens eine Helix in durchgehender
Form vor. In anderen Stellungen ist die Helix unterbrochen. Die
Luftleitelemente wirken dann in Abhängigkeit ihres Anstellwinkels
weniger strömungsbehindernd
als in der Helixstellung, in der die Helix durchgehend vorliegt.
Dadurch werden bei Nichtverwendung der Helix der Druckverlust und
die Geräuschentwicklung
im Diffusbereich verringert.
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Eine
spezielle Ausführungsform
ist der Luftführungskanal
als Ringrohr ausgebildet und als äußerer Luftführungskanal um ein Zentralelement
herum angeordnet. Auf diese Weise kann auch ein einkanaliger, ringförmiger Luftausströmer mit
einer vorteilhaften verstellbaren Helix versehen sein.
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In
einer weiteren speziellen Ausführungsform
umgibt der Luftführungskanal
mindestens einen weiteren Luftführungskanal
und verläuft
parallel zu diesem. Mit anderen Worten: Ein äußerer, ringförmiger Luftführungskanal
umgibt einen inneren, zylinderförmigen
Luftführungskanal.
Dies ermöglicht
verschiedene Belüftungsarten,
z. B. eine spotförmige Belüftung und
eine diffuse Belüftung.
Durch den verringerten Druckabfall bei einer diffusen Belüftung bei Nichtverwendung
der Helix kann eine höhere
Effizienz der Belüftung
erreicht werden.
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Darüber hinaus
weist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eine Klappe im inneren
Luftführungskanal
auf, welche mit einem Bedienelement verbunden ist, das der Verstellung
der Luftleitelemente im äußeren Luftführungskanal
dient. Auf diese Weise sind die Luftelemente, welche die Drallströmung für die diffuse
Strömung
im äußeren Luftführungskanal
steuern, simultan mit der Klappe zur Einstellung der spotförmigen Strömung verstellbar.
Da die mindestens eine verstellbare Helix insbesondere einen verringerten
Druckverlust im äußeren Luftführungskanal
bewirkt, ist so mit einer einzigen Bedienungshandlung eine effiziente
Belüftung
einstellbar.
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In
einer weiteren Ausbildung ist das Bedienelement als Verstellring
an einer Austrittsöffnung
des Luftausströmers
ausgebildet und umgibt beide Luftführungskanäle. Dadurch ist eine einfache
Bedienbarkeit des Luftausströmers
für verschiedene
Belüftungsarten
möglich.
Zudem kann so entlang des äußeren Luftführungskanals
auf einfache Weise eine mechanische Verbindung zu den Luftleitelementen hergestellt
werden.
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Eine
erste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich durch
genau zwei Helices aus, welche durch eine entsprechende Anzahl von
Luftleitelementen gebildet werden. Eine dritte bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung zeichnet sich. durch genau sechs Helices aus. Die
Helices verlaufen sehr steil innerhalb des äußeren Luftführungskanals. Dem Erfindungsgedanken
folgend sind auch Ausgestaltungen mit drei, vier, fünf oder
mehr als sechs Helices möglich.
Durch die Ausbildung mehrerer Helices, beispielsweise sechs, ergibt
sich am Austritt des Luftausströmers
insbesondere ein gleichmäßiges Strömungsprofil.
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Zur
Bildung des Helix oder der Helices sind mehrere der Luftleitelemente
zweckmäßigerweise mittels
Verstellelementen verstellbar. In einer Ausführungsform sind die Verstellelemente
als Zahnräder oder
Zahnsegmente ausgebildet. Dabei greifen die Zahnräder oder
Zahnsegmente vorzugsweise in Zähne
eines den äußeren Luftführungskanal
umgebenden Betätigungsringes
ein. Die formschlüssige
Verbindung durch Verstellelemente in Form von Zahnrädern oder
Zahnsegmenten mit einem Zahnkranz ermöglicht eine hohe Funktionssicherheit
der mindestens einen verstellbaren Helix.
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Alternativ
oder zusätzlich
sind mehrere der Luftleitelemente mittels Verstellelementen verstellbar,
die als in Kulissenführungen
eingreifende Drehhebel ausgebildet sind. Die Kulissenführungen
sind dabei vorzugsweise in einem den äußeren Luftführungskanal umgebenden Betätigungsring
angeordnet. Die formschlüssige
Verbindung durch Verstellelemente in Form von in Kulissenführungen
eingreifenden Drehhebeln ermöglicht
ebenfalls eine hohe Funktionssicherheit der mindestens einen verstellbaren
Helix.
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Alternativ
oder zusätzlich
sind mehrere der Luftleitelemente vorteilhafterweise flexibel ausgebildet
und verwindbar gelagert. Die Lagerstellen der flexiblen Luftleitelemente
sind dabei vorzugsweise mittels eines den äußeren Luftführungskanal umgebenden Betätigungsrings
verdrehbar. Auch diese Gestaltung ermöglicht eine hohe Funktionssicherheit
der mindestens einen verstellbaren Helix.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung besteht ein den äußeren Luftführungskanal umgebender Betätigungsring
aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilen. Dies ermöglicht eine
einfache Montage des Betätigungsrings.
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Vorteilhafterweise
sind dabei die Teile des Betätigungsrings
miteinander verschnappt. Dies stellt eine einfache und funktionssichere
Art der Verbindung dar.
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In
besonderen Ausgestaltungen sind die Luftführungskanäle zylindrisch und koaxial
ausgebildet. Dies ermöglicht
eine einfache Herstellung und einen symmetrischen Strömungsverlauf.
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Bevorzugt
sind Ausgestaltungen, in denen die Luftleitelemente an einer inneren
Seite des äußeren Luftführungskanals
eine gerade Kante aufweisen.
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Dies
ermöglicht
eine weite Drehbewegung der Luftleitelemente. Dabei ist vorzugsweise
ein Zentralelement oder ein innerer Kanal im Bereich einer Helixstellung
der Luftleitelemente mit geraden Dichtungskanten versehen. Dadurch
liegt die Helix am inneren Rand dicht am Zentralelement beziehungsweise
am inneren Kanal an. Ein Druckverlust in diesem Bereich wird so
vermieden.
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Bevorzugt
werden im Fahrzeuginnenraum mehrere, der Erfindung folgende Luftausströmer angeordnet,
wobei diese insbesondere einzeln und/oder mehrfach in ihren Verstellmöglichkeiten
gekoppelt ausgeführt
sind.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
geöffnete,
perspektivische Darstellung eines ersten zweikanaligen Luftausströmers mit
zwei verstellbaren Helices,
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2a eine
geöffnete,
perspektivische Darstellung eines zweiten zweikanaligen Luftausströmers mit
sechs verstellbaren Helices,
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2b den
zweiten Luftausströmers
in einer weiteren geöffneten,
teilschnittartigen Darstellung,
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2c einen
Querschnitt des zweiten Luftausströmers,
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2d eine
perspektivische Außenansicht des
zweiten Luftausströmers
und
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3 einen
perspektivischen Querschnitt eines dritten zweikanaligen Luftausströmers mit
vier flexiblen Helices.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Der
in 1 dargestellte Luftausströmer 1 weist einen äußeren Luftführungskanal 2 für einen diffuse
Belüftung
und einen inneren Luftführungska nal 3 für eine spotförmige Belüftung auf.
Der innere Luftführungskanal 3 verläuft in einem
inneren Zylinder 4 und wird von dem äußeren Luftführungskanal 2 umgeben.
Der äußere Luftführungskanal 2 verläuft parallel
zu dem inneren Luftführungskanal 3 zwischen
dem inneren Zylinder 4 und einem damit konzentrischen äußeren Zylinder 5.
Zur besseren Übersicht
ist der innere Zylinder 4 in der Darstellung aus seiner
eigentlichen Position verschoben.
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Im äußeren Luftführungskanal 2 sind
auf derselben Höhe
zwei verstellbare Helices 6.1, 6.2 angeordnet.
Jede Helix 6.1, 6.2 besteht aus jeweils drei Teilsegmente,
die verstellbare Luftleitelemente 6A, 6B, 6C bilden.
Die Luftleitelemente 6A bis 6C sind hierzu einerseits
am inneren Zylinder 4 und anderseits am äußeren Zylinder 5 drehbar
gelagert sind. Die Luftleitelemente 6A, 6B, 6C sind
entsprechend einer gleichmäßigen Parametrisierung
der Helices 6.1, 6.2 gekrümmt. Im abgebildeten Zustand
stoßen zwei
Kanten benachbarter Luftleitelemente 6A, 6B beziehungsweise 6B, 6C bündig aufeinander,
so dass die Helices 6.1, 6.2 durchgehende Flächen aufweisen
und eine Drallströmung
im äußeren Luftführungskanal 2 erzeugen.
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Um
den äußeren Zylinder 5 und
damit um den äußeren Luftführungskanal 2 ist
ein Betätigungsring 7 angeordnet,
der aus drei miteinander verschnappten Teilen zusammengesetzt ist.
Der Betätigungsring 7 weist
mehrere versetzte Gruppen von Zähnen 8A, 8B, 8C auf.
Korrespondierende Verstellelemente, die in diesem Fall als Zahnsegmente 9 ausgeführt sind,
sind mit den Luftleitelementen 6A, 6B, 6C verbunden.
In der Abbildung ist aus Gründen der Übersicht
nur ein Zahnsegment 9 dargestellt. Über die als Zahnsegmente 9 ausgeführten Verstellelemente
können
die Luftleitelemente 6A, 6B, 6C verstellt,
insbesondere gedreht und damit die betreffenden Helices 6.1, 6.2 verstellt
werden. Die Zahnsegmente 9, greifen zu diesem Zweck in
eine jeweilige Gruppe von Zähnen 8A, 8B, 8C ein.
In einer Variante können
die Verstellelemente mit einem Zahnsegment auch einteilig ausgeführt werden.
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Die
Luftleitelemente 6A, 6B, 6C weisen an ihren,
dem inneren Zylinder 4 zugewandten Seiten gerade Kanten 10 auf.
Auf der Außenseite
des inneren Zylinders 4 sind gerade Dichtungskanten 11 so angeordnet,
dass sie mit den Kanten 10 der Luftleitelemente 6A, 6B, 6C gerade
in der Stellung der ge schlossenen Helices 6.1, 6.2 korrespondieren.
In einer gedachten Projektion entlang der Längsachse des inneren Zylinders 4 bilden
die Dichtungskanten 11 ein geschlossenes Sechseck.
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Werden
die Luftleitelemente 6A, 6B, 6C über den
Betätigungsringes 7 verstellt,
so werden die Helices 6.1, 6.2 dadurch unterbrochen.
Der in der Strömung
bewirkte Drall verringert sich dadurch. Der Druckabfall im äußeren Luftführungskanal 2 wird
aufgrund der geänderten
Wirkung der Luftleitelemente 6A, 6B, 6C als
Strömungshindernisse
verringert. Der Anstellwinkel der Luftleitelemente 6A, 6B, 6C kann dabei
durch den Grad der Verdrehung des Betätigungsrings 7 in
einem großen
Bereich eingestellt werden. Durch entgegengesetztes Drehen des Betätigungsrings 7 kann
der geschlossene Zustand der Helix 6 wiederhergestellt
werden.
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In
den 2a bis 2d ist
ein weiterer Luftausströmer 1 mit äußerem Luftführungskanal 2 und
innerem Luftführungskanal 3 abgebildet.
Er verfügt über sechs
verstellbare Helices 6.1 bis 6.6, die auf gleicher
Höhe im äußeren Luftführungskanal 2 angeordnet
sind. Jede Helix 6.1 bis 6.6 besteht aus zwei
durch Drehung verstellbaren Luftleitelementen 6A und 6B.
Die Luftleitelemente 6A, 6B sind dabei eben ausgeführt, so
dass die Helices 6.1 bis 6.6 stückweise
linear ausgebildet sind.
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In 2a sind
die Helices 6.1 bis 6.6 vollständig geöffnet dargestellt. Sie weisen
in dieser Stellung minimalen Druckabfall und Geräuschentwicklung auf. In den 2b bis 2d ist
jede Helix 6.1 bis 6.6 durchgehend geschlossen.
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Zusätzlich sind
im Strömungsverlauf
vor den Helices 6.1 bis 6.6 feste Speichen 12 im äußeren Luftführungskanal 2 angeordnet,
die als zu den Zylindern 4, 5 parallele Luftleitelemente
ausgebildet sind. Bei geschlossener Stellung der Helices 6.1 bis 6.6 wirken
die festen Speichen 12 als dritte Teilsegmente der jeweiligen
Helix 6.1 bis 6.6 (siehe 2b).
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Im
inneren Luftführungskanal 3 ist
eine Klappe 13 angeordnet, mittels derer der innere Luftführungskanal 3 verschließbar ist
(siehe 2a). Der Schließmechanismus
der Klappe 13 ist formschlüssig mit dem Betätigungsring 7 verbunden.
Der Betätigungsring 7 ist
wie in 1 aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Er weist
sechs Schlitze als Kulissenführungen 14 auf.
In die Kulissenführungen 14 greifen
Drehhebel 15 ein, die mit den jeweiligen Luftleitelementen 6A, 6B verbunden
sind und somit als Verstellelemente dienen. Bei einer Drehbewegung des
Betätigungsrings 7 bewirken
die Kulissenführungen 14 eine
gemeinsame Drehung aller zwölf
Luftleitelemente 6A, 6B. Die formschlüssige Verbindung mit
der Klappe 13 bewirkt dabei ein simultanes Öffnen beziehungsweise
Schließen
der Klappe 13. In der, den Luftführungskanal 3 öffnenden
Stellung, liegt die Klappe im Wesentlichen in der Ebene der Achse des
Luftkanals 3. Wie in den 2 skizziert,
schließt die
Klappen 13 beziehungsweise deren Schließfläche, in der den Luftkanal 13 verschließenden Stellung,
mit der Achse des Luftkanals 3 einen Winkel kleiner als
90 Grad, vorliegend etwa 60 Grad, ein und ist demnach in dieser
Position schrägstehend
zum Luftkanal 3.
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Der
Betätigungsring 7 ist
in nicht abgebildeter Art und Weise mit einem Bedienelement 16 verbunden,
das an der Ausströmöffnung 17 des
Luftausströmers 1 angeordnet
ist. Der Betätigungsring 7 ist als
Ring ausgebildet, welcher beide Luftführungskanäle 2, 3 umgibt.
Der Betätigungsring 7 ist
so mit dem Bedienelement 16 verbunden, dass eine Drehung des
Bedienelements 16 eine gleichsinnige Drehung des Betätigungsrings 7 bewirkt.
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Werden
die Luftleitelemente 6A, 6B mittels des Bedienelements 16 über den
Betätigungsring 7 und
die Drehhebel 15 aus der, beispielsweise in 2b dargestellten
Stellung verstellt, so werden die Helices 6.1 bis 6.6 unterbrochen
und die Klappe 13 geöffnet.
Der in der Strömung
bewirkte Drall verringert sich dadurch. Der Druckabfall im äußeren Luftführungskanal 2 wird
aufgrund der geänderten
Wirkung der Luftleitelemente 6A, 6B als Strömungshindernisse
erheblich verringert. Der Anstellwinkel der Luftleitelemente 6A, 6B kann
dabei durch den Grad der Verdrehung des Bedienelements 16 in
einem großen
Bereich eingestellt werden. Durch entgegengesetztes Drehen kann
der geschlossene Zustand der Helices 6.1 bis 6.6 und
der geschlossenen Klappe 13 wiederhergestellt werden. Abschlussklappen 18 im Bereich
des äußeren Luftführungskanals 2 können separat
bedient werden.
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3 zeigt
einen anderen Luftausströmer 1 mit
innerem Luftführungskanal 3 und äußerem Luftführungskanal 2,
bei dem vier Helices 6.1 bis 6.4 aus einem einzigen,
jeweils flexiblen Luftleitelement 6A bebildet sind. Die
flexiblen Luftleitelemente 6A sind an beiden Enden jeweils
am inneren Zylinder 4 und am äußeren Zylinder 5 so
drehbar gelagert, dass sie durch Verdrehen der Lagerungen in sich
verwindbar sind. Die Lagerungen sind über einen nicht abgebildeten
Betätigungsring
verdrehbar, der beide Luftführungskanäle 2, 3 umgibt.
Der Luftausströmer 1 ist
zudem mit Abschlussklappen 18 versehen, mittels derer beide
Luftführungskanäle 2, 3 gemeinsam
verschließbar
sind.
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Werden
die Luftleitelemente 6A mittels des Betätigungsrings verwunden, so
werden die Helices 6.1 bis 6.4 dadurch verformt.
Der in der Strömung
bewirkte Drall verringert sich hierdurch. Der Druckabfall im äußeren Luftführungskanal 2 wird
aufgrund der veränderten
Wirkung der Luftleitelemente 6A als Strömungshindernisse erheblich
verringert. Die Verwindung der Luftleitelemente 6A kann
dabei durch den Grad der Verdrehung des Bedienelements 16 in einem
großen
Bereich eingestellt werden. Durch entgegengesetztes Drehen kann
der Zustand der Helices 6.1 bis 6.4 wiederhergestellt
werden. Die Abschlussklappe 18 kann separat bedient werden.
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In
erweiterten Ausführungsformen
können Verstellelemente
in Form von Zahnsegmenten, Zahnrädern,
Drehhebeln und drehbare Lagerungen beliebig kombiniert werden.
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Auch
können
mehrere Reihen von Helices 6.1 bis 6.6 hintereinander
im äußeren Luftführungskanal 2 angeordnet
sein.