DE102006000689B4

DE102006000689B4 - Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006000689B4
Application number: DE102006000689.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Klingler Dietrich
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2026-01-03
Also published as: DE102006000689A1

Abstract

Luftausströmer (L), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Luftführungskanal (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (1) einen um eine in Luftstromrichtung liegende Achse (4) drehbar gelagerten rotationssymmetrischen Hohlkörper (2) mit mindestens einem in diesem Hohlkörper (2) angeordneten Luftleitelement (3), an dem vorbeiströmende Luft ein Drehmoment erzeugt und den Hohlkörper (2) in Rotation versetzt, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 038 016 A1 ist ein Luftausströmer zur Innenbelüftung von Räumen, wie Fahrgasträumen von Straßen- oder Schienenfahrzeugen, bekannt, der in einem ersten Betriebsfall einen gerichteten, strahlförmigen Luftaustritt („Spotförmiger Luftaustritt“) mit großer Eindringtiefe und in einem zweiten Betriebsfall einen diffusen Luftaustritt mit möglichst weit aufgefächertem Luftstrahl sowie beliebige, stetig zwischen diesen beiden Betriebsfällen einstellbare Mischbetriebsfälle ermöglicht, so dass sowohl eine schnelle Durchmischung der Raumluft als auch eine gleichmäßige, zugluftfreie Belüftung möglich ist.
Der gerichtete, strahlförmige Luftaustritt wird mit einer möglichst turbulenzarmen, gleichförmig gerichteten Rohrströmung, der diffuse Luftaustritt hingegen mittels Impulstransport in normaler Richtung zur Strahlachse durch verstärkte Turbulenz und/oder Drall unter Zuhilfenahme von Luftleitblechen erreicht. Beim genannten Luftausströmer werden diese Strömungen in getrennten Luftkanälen für die unterschiedlichen Betriebsfälle geführt.
Um jeweils einen von zwei zueinander parallel liegenden zylinderförmigen Teilkanäle ist dabei ein weiterer Teilkanal konzentrisch angeordnet, wobei die Luftströmung in den äußeren Teilkanälen jeweils durch Leiteinrichtungen mit Drall beaufschlagt wird; während die Luftströmung in den inneren Kanälen direkt austritt. Die Luftströme der einzelnen Teilkanäle sind dabei unabhängig voneinander steuerbar. Die genannte Bauform bedingt einen Luftaustritt aus zwei nebeneinander liegenden kreisrunden Austrittsflächen, die zusammen eine vergleichsweise große Fläche einnehmen.
Bei Fahrzeugen, in denen dieser Luftausströmer aus Platzgründen nicht in Frage kommt, könnte dieser entsprechend skaliert werden, was jedoch zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten und damit Druckabfall und akustischen Problemen führt. Eine Lösung dieses Problems ist in der älteren Patentanmeldung DE 10 2006 050 999 A1 beschrieben. Dort umfasst ein Luftausströmer einen Luftkanal und mindestens eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie in einem ersten Betriebsfall einen gerichteten, strahlförmigen Luftaustritt und in einem zweiten Betriebsfall einen diffusen Luftaustritt und stetig verstellbar alle zwischen diesen beiden Betriebsfällen liegenden Betriebsfälle ermöglicht, wobei in allen Betriebsfällen ein gemeinsamer Querschnitt des Luftkanals durchströmbar ist. Da hierbei mehrere synchron zu verstellende Luftleitelemente vorgesehen sind, wird eine entsprechend aufwändige Mechanik zur Synchronisation benötigt.
Die DE 100 35 504 A1 offenbart einen Strömungskanal mit einem Strömungsbeeinflussungsmittel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativen Luftausströmer mit einem geringeren Druckabfall auch bei kleiner Baugröße zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Luftausströmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Luftausströmer umfasst mindestens einen Luftführungskanal mit einem rotationssymmetrischen Hohlkörper, insbesondere einem Hohlzylinder, der um eine in Luftstromrichtung liegende Achse drehbar gelagert ist. In diesem Hohlkörper ist mindestens ein Luftleitelement so angeordnet, dass die vorbeiströmende Luft daran ein Drehmoment erzeugt, welches den Hohlkörper in Rotation versetzt. Der Aufbau dieses Luftausströmers ist einfacher als bei bisher bekannten Luftausströmem und damit kostengünstiger.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Luftführungskanal eine Blockiervorrichtung, die in einer ersten Betriebsstellung die ungehinderte Rotation des Hohlkörpers ermöglicht. In diesem Fall tritt die ausströmende Luft praktisch geradlinig aus (Betriebsfall „spotförmiger Luftaustritt“). In einer zweiten Betriebsstellung unterbindet die Blockiervorrichtung die Rotation des Hohlkörpers. Die vorbeiströmende Luft erhält durch das Luftleitelement einen tangentialen Impuls und rotiert damit selbst im Hohlkörper. Die rotierende Luft platzt am Luftaustritt auf und der austretende Luftstrahl weitet sich auf (Betriebsfall „diffuser Luftaustritt“).
Bevorzugt ist die Blockiervorrichtung so gestaltet, dass die Rotation des Hohlkörpers so behindert werden kann, dass ein Mischbetriebsfall zwischen freier Rotation und Fixierung des Hohlkörpers und damit zwischen „spotförmigem Luftaustritt“ und „diffusem Luftaustritt“ erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Luftleitelement helixförmig entlang der Innenwand des Hohlkörpers ausgeführt, da mit dieser Form die gewünschte Rotation des Luftstroms am besten erreicht wird.
Der Einsatz mehrerer Luftleitelemente verbessert den diffusen Luftaustritt in vorteilhafter Weise zusätzlich.
Bevorzugt sind die Luftleitelemente ebenso wie der Hohlkörper aus Metall oder Kunststoff gebildet.
In einer möglichen Ausführungsform wirkt die Blockiervorrichtung mechanisch auf den Hohlkörper ein. Zu diesem Zweck umfasst sie vorzugsweise mindestens eine Bremse, zum Beispiel in der Art einer Fahrradfelgenbremse, die den Zylinder kraftschlüssig fixiert oder seine Rotation behindert. Die Bremse kann mechanisch über Hebel oder Seilzüge oder vorzugsweise elektrisch betätigt werden.
In einer aus Komfortgründen besonders bevorzugten Ausführungsform wirkt die Blockiervorrichtung elektrisch auf den Hohlkörper ein. Sie umfasst dazu vorzugsweise mindestens einen am Hohlkörper angebrachten Permanentmagneten und einen dazu korrespondierenden Elektromagneten, der fest an einem nicht rotierenden Teil des Luftführungskanals angebracht ist. Wird der Elektromagnet aktiviert, fixiert dieser einen korrespondierenden Permanentmagneten und unterbindet oder erschwert damit die Rotation des Hohlkörpers.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt vor dem Luftführungskanal im Luftstrom ein Luftzuführungsbereich. Insbesondere ist der an den Luftführungskanal anschließende Teil dieses Luftzuführungsbereiches trichterförmig gestaltet um den Luftstrom dem Luftführungskanal zuzuführen. Vorzugsweise ist der Luftzuführungsbereich mit einer Drosselklappe versehen, mit der die Luftzufuhr unterbrochen oder eingeschränkt werden kann.
Um den Komfort zu verbessern, ist dem Luftführungskanal in einer bevorzugten Ausführungsform ein Ausströmungsbereich nachgeordnet, mit dem die Luft zielgerichtet ausgeströmt werden kann. Hierzu kommen insbesondere bewegliche oder starre Lamellen mit entsprechenden Querstreben zur Anwendung.
Die Oberfläche des Ausströmungsbereichs wird entsprechend den Designvorgaben des Fahrzeugherstellers gestaltet, beispielsweise kreisförmig.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten der Ausströmungsbereich und der Luftzuführungsbereich Elemente zur Lagerung der Achse des Hohlkörpers, wodurch die Konstruktion weiter vereinfacht werden kann.
Zur zielgerichteten Ausströmung kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Luftausströmer schwenkbar im Armaturenbrett des Fahrzeugs gelagert werden, beispielsweise mittels eines Kugelgelenks oder kardanischer Aufhängung.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Luftausströmers mit einem Luftzuführungsbereich, einem Luftleitkanal und einem Ausströmungsbereich und
2 eine Seitenansicht eines Luftausströmers mit einem Luftzuführungsbereich, einem Luftleitkanal und einem Ausströmungsbereich.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In den 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform für einen Luftausströmer L gezeigt. In einem Luftführungskanal 1 ist ein Hohlkörper 2 angeordnet, der um eine in Luftstromrichtung liegende Achse 4 drehbar gelagert ist. Der Hohlkörper 2 ist in diesem Fall als Hohlzylinder ausgeführt, denkbar wäre jedoch auch die Verwendung eines Hohlkegelstumpfes.
In diesem Hohlkörper 2 sind vier helixförmig ausgeführte Luftleitelemente 3 angeordnet, an denen die vorbeiströmende Luft ein Drehmoment erzeugt, welches den Hohlkörper 2 in Rotation versetzt. In diesem Fall tritt die Luft quasi geradlinig aus (Betriebsfall „spotförmiger Luftaustritt“).
Die Luftleitelemente 3 können beispielsweise als dünne Kunststoffteile oder Metallbleche ausgeführt sein.
Der Luftführungskanal 1 ist außerdem mit einer Blockiervorrichtung 7 versehen, um die Rotation des Hohlkörpers 2 optional zu unterbinden. In diesem Fall erhält die vorbeiströmende Luft durch die Luftleitelemente 3 einen tangentialen Impuls und rotiert damit selbst im Hohlzylinder 2. Der entstehende Luftwirbel platzt am Luftaustritt auf und der austretende Luftstrahl weitet sich auf (Betriebsfall „diffuser Luftaustritt“).
Ein Mischbetriebsfall zwischen spotförmigem und diffusem Luftaustritt wird erreicht, indem die Rotation des Hohlkörpers 2 durch die Blockiervorrichtung 7 in einem gewünschten Maß lediglich behindert, aber nicht unterbunden wird. In diesem Fall erhält der Luftstrom an den Luftleitelementen 3 einen geringeren tangentialen Impuls und rotiert dadurch schwächer, wodurch der Luftstrahl weniger diffus austritt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Blockiervorrichtung 7 für eine elektrische Fixierung des Hohlkörpers 2 mehrere am Hohlkörper 2 angebrachte Permanentmagneten 5 und dazu korrespondierende Elektromagneten 6, die über einen elektrischen Anschluss 8 zur Ansteuerung der Blockiervorrichtung 7 aktiviert werden. Eine Behinderung der Rotation des Hohlkörpers 2 kann hier beispielsweise durch geringere oder impulsartige Aktivierung der Elektromagneten erreicht werden.
Alternativ kann die Fixierung des Hohlkörpers 2 auch auf nicht gezeigte Weise mechanisch erfolgen.
In Luftstromrichtung vor dem Luftführungskanal 1 ist ein Luftzuführungsbereich 9 angeordnet, der einen trichterförmigen Bereich 10 zur Zuführung der Luft zum Luftführungskanal 1 und eine Drosselklappe 11 umfasst, mit der der Luftstrom unterbrochen oder beschränkt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel passt der Luftzuführungsbereich den Querschnitt des Luftstromes von einer durch die Gegebenheiten im Fahrzeug vorgegebenen Rechteckform auf die für den Luftführungskanal benötigte Kreisform an.
In Luftstromrichtung hinter dem Luftführungskanal 1 ist ein Ausströmungsbereich 12 angeordnet, dessen Austrittsfläche im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.
Im Ausströmungsbereich 12 und im Luftzuführungsbereich 9 sind Lager 13 zur Lagerung des Hohlzylinders 2 vorgesehen, wodurch der Herstellungsaufwand verringert und die Montage vereinfacht wird.
Im Ausströmungsbereich 12 sind Lamellen 14 zum gezielten Ausströmen der Luft vorgesehen. Die Lamellen 14 können beweglich oder starr ausgeführt und mit Querstreben verbunden werden.

Claims

Luftausströmer (L), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Luftführungskanal (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (1) einen um eine in Luftstromrichtung liegende Achse (4) drehbar gelagerten rotationssymmetrischen Hohlkörper (2) mit mindestens einem in diesem Hohlkörper (2) angeordneten Luftleitelement (3), an dem vorbeiströmende Luft ein Drehmoment erzeugt und den Hohlkörper (2) in Rotation versetzt, umfasst.
Luftausströmer (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (1) eine Blockiervorrichtung (7) umfasst, welche mindestens in einer ersten Betriebsstellung die Rotation des Hohlkörpers (2) ermöglicht und in einer zweiten Betriebsstellung unterbindet.
Luftausströmer (L) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiervorrichtung (7) Mischbetriebsfälle zwischen der freien Rotation und der Fixierung des Hohlkörpers (2) ermöglicht.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) als Hohlzylinder ausgebildet ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (3) helixförmig ausgeführt ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (1) mehrere Luftleitelemente (3) umfasst.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) und/oder das Luftleitelement (3) aus Kunststoff und/oder Metall gebildet ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiervorrichtung (7) den Hohlkörper (2) mechanisch fixiert oder seine Rotation behindert.
Luftausströmer (L) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiervorrichtung (7) mindestens eine Bremse umfasst, die die Rotation des Zylinders kraftschlüssig unterbindet oder behindert.
Luftausströmer (L) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse mechanisch bedienbar ist.
Luftausströmer (L) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse elektrisch bedienbar ist.
Luftausströmer (L) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiervorrichtung (7) den Hohlkörper (2) elektrisch fixiert oder seine Rotation behindert.
Luftausströmer (L) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiervorrichtung (7) mindestens einen am Hohlkörper (2) angebrachten Permanentmagneten (5) und mindestens einen fest angebrachten Elektromagneten (6) zur Fixierung eines korrespondierenden Permanentmagneten (5) umfasst.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Luftstromrichtung vor dem Luftführungskanal (1) ein Luftzuführungsbereich (9) angeordnet ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzuführungsbereich (9) einen trichterförmigen Bereich (10) umfasst.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzuführungsbereich (9) eine Drosselklappe (11) zum Unterbrechen oder Einschränken der Luftzufuhr umfasst.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Luftstromrichtung nach dem Luftführungskanal (1) ein Ausströmungsbereich (12) angeordnet ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmungsbereich (12) mit beweglichen und/oder starren Lamellen 14 zur Ausrichtung des austretenden Luftstroms und/oder mit Querstreben versehen ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsfläche des Ausströmungsbereichs (12) im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (4) des Hohlkörpers (2) im Luftzuführungsbereich (9) und/oder im Ausströmungsbereich (12) gelagert ist.
Luftausströmer (L) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durch eine schwenkbare Lagerung gekennzeichnet.