-
Die
Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für eine Klimatisierung
eines Fahrzeuginnenraums.
-
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.
-
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. 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.
-
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 einem Reib- oder
Zahnrad drehfest verbunden, welche mit einem zentralen Reib- oder
Zahnrad der Zentralachse in Antriebsverbindung stehen. Die Zentralachse
trägt an
ihrem abströmseitigen
Achsende eine manuell betätigbare
Drehhandhabe. Bei diesem Luftausströmer kann aufgrund der geringen
Tiefe und geringen Ablenkungswirkung des Drallgebers nur eine Strömung mit
schwachem Drall erzeugt werden.
-
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. Durch die konstante Drallströmung im
Diffusbereich dieses Luftausströmers
ist jedoch eine Anpassung der Klimatisierungswirkung an jeweilige
Umgebungsbedingungen nicht möglich.
-
Aus
der
DE 10 2005
036 159 A1 ist eine weitere Luftstromsteuereinheit bekant,
welche mehrere bewegliche Luftleitelemente zur Erzeugung einer konzentrischen
Luftströmung
und wenigstens einer drallartigen Strahlaufspreizung aufweist, wobei
die wenigstens eine drallartige Luftströmung stufenlos eingestellt
werden kann.
-
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.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Luftausströmer,
welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
Erfindung schlägt
einen Luftausströmen mit
mindestens einem Luftführungskanal
und mindestens einem in diesem angeordneten Luftleitelement vor,
das mittels eines einzelnen Bedienelements in mehreren Rotationsfreiheitsgraden
zur Einstellung von verschiedenen Strömungsrichtungen und in mehreren
translatorischen Freiheitsgraden zur Einstellung von verschiedenen
Strömungsarten
einstellbar ist. Durch eine derartige mehrfache translatorische
Verstellung des Luftleitelements ist eine mehrfunktionale, insbesondere
bi-funktionale Düse
mit dem Modus Drall- oder Diffusströmung und konventioneller oder
gleich gerichteter Strömung
oder Spotströmung
ermöglicht.
Darüber
hinaus kann die jeweils erzeugte Strömung umgelenkt oder in vorgegebener
Richtung ausgestrahlt werden. Vorzugsweise ist das Bedienelement
zentrisch im Luftführungskanal
angeordnet ist und bildet die Längsachse
des Luftführungskanals.
-
Durch
translatorisches, d.h. geradliniges, Verstellen des Bedienelements
entlang der Längsachse
des Luftführungskanals
ist mittels des entsprechend verstellten Luftleitelements eine Drallströmung oder
Turbulenzströmung
einstellbar. Alternativ kann durch translatorisches Verstellen des
Bedienelements eine gleichförmig
gerichtete, strahlförmige Strömung eingestellt
werden. Darüber
hinaus kann auch eine Spotströmung
eingestellt werden. Hierzu wird das Bedienelement beispielsweise
axial in den Luftführungskanal
hinein oder heraus zwischen zwei Endstellungen oder in eine beliebige
Zwischenposition bewegt bzw. gestellt. Mit anderen Worten: Zur Einstellung
der gewünschten
Position des Luftleitelements wird das Bedienelement herausgezogen
oder hineingedrückt.
-
In
einer möglichen
Ausführungsform
ist das Luftleitelement als ein Schaufelkranz mit einer Anzahl von
Schaufel ausgebildet. Mittels des Schaufelkranzes wird die Luftströmung in
Querrichtung zur Kanallängsachse
umgelenkt und somit verdrallt. Solange die verdrallte Luftströmung den
Luftführungskanal
durchfließt,
wirken die Kanalwände
entgegen der Zentrifugalkraft der verdrallten Luftströmung. Am Luftströmerausgang
platzt die Luftströmung
in radialer Richtung auf und strömt
diffus in den Fahrzeuginnenraum. Vorzugsweise ist der Schaufelkranz
kurz vor dem Strömungsaustritt
angeordnet. Bedingt durch den Schaufelkranz wird die Luftströmung nur über einen
kurzen Weg verdrallt, wodurch die Luftströmung vorher keine großen Umlenkungen
erfährt und
dadurch weniger Druckverlust aufweist. Durch die Nutzung eines größeren Querschnitts
und die Verdrallung der Luftströmung
auf kürzerem
Wege ergeben sich zudem geringere benetzte Flächen und geringere Strömungsgeschwindigkeiten.
Daraus resultieren wiederum geringere Druckverluste und ein besseres
akustisches Verhalten.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Schaufelkranz vorgesehen, der eine Anzahl von flexiblen
und parallel zueinander verlaufenden Schaufeln (auch Einzelstränge genannt)
aufweist, die wendel- oder spiralförmig verdreht oder gewunden
werden können.
Derartige wendel- oder spiralförmige Schaufeln
dienen der Verdrallung des Luftstroms und somit einem diffusen Luftaustritt.
Diese Ausführung wird
auch Mehrfach-Helix genannt. Zum Erzeugen einer einstellbaren Drallströmung wird
dabei das Luftleitelement, insbesondere deren Schaufeln entsprechend
verstellt, so dass mindestens eine Helix gebildet ist. Im Sinne
der Erfindung kommt als Helix für
den Schaufelkranz jede sich rotierend in die Tiefe des Raums fortsetzende
Struktur in Betracht. Eine solche Struktur kann insbesondere auch
spiralförmig oder
als schraubenförmige
Wendel ausgebildet sein.
-
In
einer Ausführungsform
können
die Schaufeln eines einzelnen Schaufelkranzes zentriert um den Umfang
einer inneren Ausnehmung des Luftleitelements verteilt angeordnet
sein. Alternativ können die
Schaufeln zentriert um den Umfang des zentrisch angeordneten Bedienelements
verteilt angeordnet sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schaufeln
orthogonal und drehbar radial um das Bedienelement angeordnet und
am radialen Ende jeweils mit einem Zahnrad versehen, das in eine
im Gehäuse des
Luftleitelements angeordnete Zahnradführung, z. B. Zahnstange, geführt ist.
Hierdurch können
die einzelnen Schaufeln in radialer Richtung entlang ihrer Längsachse
durch eine lineare Bewegung des Bedienelements verdreht oder gewunden
werden. Mit anderen Worten: Die translatorische Bewegung des Bedienelements
ist in eine Drehbewegung der Längsachse
der Schaufeln übertragbar.
Dabei sind die Schaufeln mittels des Bedienelements synchron verstellbar.
-
Zur
Ausrichtung der Strömung
am Austritt ist das Luftleitelement mittels des Bedienelements in mehreren
Rotationsfreiheitsgraden verstellbar. Hierzu ist das Luftleitelement
im Wesentlichen kugelförmig
ausgebildet. Der Luftführungskanal
bildet eine Kugelpfanne, in welche das Luftleitelement in Art eines
Kugelgelenks drehbar gelagert ist. Mittels des zentrisch angeordneten
Bedienelements ist das mit diesem verbundene Luftleitelement in
mehreren Rotationsfreiheitsgraden verstellbar, indem das Bedienelement
radial bewegbar ist und das Luftleitelement entsprechend im Luftführungskanal
relativ zur Längsachse
des Luftführungskanals
drehbar ist. Hierdurch ist eine beliebige Strömungsrichtung einstellbar.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
können mehrere
Luftleitelemente hintereinander entlang der Längsachse des Luftführungskanals
angeordnet sein. Je nach Form, Funktion und Aufbau können mehrere
Schaufelkränze
hintereinander angeordnet sein. Auch kann ein Schaufelkranz aus
mehreren Luftleitelementen, z. B. einzelnen Schaufeln, bestehen,
die entlang der Längsachse
hintereinander angeordnet und separat oder gemeinsam verstellbar sind
und mittels Verstellen mindestens eine Helix zum Erzeugen einer
Drallströmung
bilden. Ein derartiger Schaufelkranz ist beispielsweise aus der
DE10 2005 061 722.0 bekannt.
Auch können
Klappen oder Lamellen vor und/oder hinter dem oder den Schaufelkränzen im
Luftführungskanal
angeordnet sein. Je nach Ausführungsform
können
die Luftleitelemente über
das Bedienelement verstellbar sein. Zusätzlich können weitere separate Verstellelemente
für die weiteren
Luftleitelemente vorgesehen sein.
-
In
einer möglichen
Ausführungsform
ist der Luftführungskanal
als Ringrohr ausgebildet und als äußerer Luftführungskanal um das Bedienelement herum
angeordnet. Auf diese Weise kann auch ein einkanaliger, ringförmiger Luftausströmer mit
einem Schaufelkranz mit einstellbarer Helix-Form realisierbar sein.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
umgibt der Luftführungskanal
mindestens einen weiteren inneren Luftführungskanal und verläuft parallel
zu diesem. Mit anderen Worten: Ein äußerer, ringförmiger Luftführungskanal
umgibt einen inneren, zylinderförmigen
Luftführungskanal.
Dies ermöglicht
gleichzeitig 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.
-
Darüber hinaus
weist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eine Klappe im inneren
Luftführungskanal
auf, welche mit dem Bedienelement verbunden ist, das der Verstellung
der Luftleitelemente im äußeren Luftführungskanal
dient. Auf diese Weise sind die Luftleitelemente, 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.
-
In
besonderen Ausgestaltungen sind die Luftführungskanäle zylindrisch und koaxial
ausgebildet. Dies ermöglicht
eine einfache Herstellung und einen symmetrischen Strömungsverlauf.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 eine
perspektivische Darstellung eines Luftausströmers mit einem als Schaufelkranz ausgebildeten
Luftleitelement, in welchem zentrisch ein Bedienelement angeordnet
ist,
-
2 den
Luftausströmer
gemäß 1 im Längsschnitt
mit einem Luftleitelement in einer offenen Stellung mit gleichförmig gerichteter
Strömung,
-
3 den
Luftausströmer
gemäß 1 im Längsschnitt
mit einem Luftleitelement in einer offenen Stellung mit diffuser
Strömung,
-
4 bis 6 eine
mögliche
Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
mit einem als Schaufelkranz ausgebildeten Luftleitelement und einem weiteren
in Strömungsrichtung
gesehen nachgeschalteten Luftleitelement, die beide mittels des
zentrischen Bedienelements verstellbar sind,
-
7 eine
mögliche
Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
mit einem als Schaufelkranz ausgebildeten Luftleitelement und weiteren
in Strömungsrichtung
gesehen vorgeschalteten Luftleitelementen, die beide mittels des
zentrischen Bedienelements verstellbar sind,
-
8 eine
mögliche
Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
mit einem als Schaufelkranz ausgebildeten Luftleitelement und zwei
weiteren in Strömungsrichtung
gesehen vorgeschalteten Luftleitelementen, und
-
9 eine
mögliche
Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
mit einem aus zwei nebeneinander angeordneten Schaufelkränzen gebildeten
Luftleitelement und zwei in Strömungsrichtung
gesehen vorgeschalteten Luftleitelementen, die sich in Querrichtung über beide
Schaufelkränze
erstrecken.
-
Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
-
Der
in 1 dargestellte Luftausströmer 1 weist einen
Luftführungskanal 2 für eine diffuse
Belüftung
und für
eine spotförmige,
gleichgerichtete Belüftung
auf. In einer möglichen
Ausführungsform
ist der Luftführungskanal 2 strömungseingangsseitig durch
einen geraden Abschnitt 2.1 und strömungsausgangsseitig durch einen
kugelförmigen
Abschnitt 2.2 gebildet. In dem strömungsausgangsseitigen, kugelförmigen Abschnitt 2.2 ist
der Luftausströmer 1 angeordnet
und integriert. Für
eine mehrfunktionale Belüftung
weist der Luftausströmer 1 ein
Luftleitelement 4 auf, das in einer möglichen Ausführungsform aus
einer Anzahl von Schaufeln 4.1 gebildet ist, die radial
um die Längsachse
des Luftführungskanals 2 verteilt
angeordnet sind. Mit anderen Worten: Das Luftleitelement 4 ist
ein Schaufelkranz, der von einem Gehäuse 4.2 umgeben.
-
Das
Luftleitelement 4 ist mittels eines zentrisch angeordneten
Bedienelements 6 in mehreren Rotationsfreiheitsgraden Rx
bis Rz zur Einstellung verschiedener Strömungsrichtungen und in mehreren
translatorischen Freiheitsgraden Tx zur Einstellung einer Strömungsart
verstellbar.
-
Zur
Einstellung der Strömungsrichtung
ist das Luftleitelement 4, d.h. der Schaufelkranz, in seiner
Außenform
weitgehend kugelförmig
ausgeführt und
als Kugel in dem zumindest bereichsweise korrespondierenden kugelförmigen Abschnitt 2.2 des
Luftführungskanals 2,
der eine Kugelpfanne bildet, drehbar gelagert. Das Bedienelement 6,
z. B. ein Stick, ist über
ein Verbindungselement 8, z. B. eine dünne Strebe, mit dem Luftleitelement 4 verbunden.
Durch Bedienen des Bedienelements 6, beispielsweise radial
in Richtung einer der Rotationsfreiheitsgraden Rx bis Rz, wird das
Luftleitelement 4 entsprechend im Kugelgelenk gedreht und
die aus dem Luftausströmer 1 austretende
Luft in eine entsprechende Richtung geleitet.
-
Zur
Einstellung der Strömungsart
ist die jeweilige Schaufel 4.1 drehbar im Bedienelement 6 gelagert.
Das radiale Schaufelende 4.1.1 ist mit einem Zahnrad 4.3 versehen,
das in eine Zahnradführung 4.4,
z. B. Zahnstange, im Gehäuse 4.2 des
Luftleitelements 4 eingreift. Zwischen den Zahnrädern 4.3 der Schaufeln 4.1 und
den radialen Schaufelenden 4.1.1 kann zusätzlich ein
radial umlaufender Haltering 4.5 angeordnet sein. Dabei
ist im Haltering 4.5 eine Aufnahme 4.6 für die Welle
des Zahnrads 4.3 eingebracht. Durch ein Herausziehen bzw.
Hineindrücken des
Bedienelements 6 werden die Schaufeln 4.1 um ihre
Längsachse
gedreht bzw. gewunden. Die Verdrehung der Schaufeln 4.1 um
ihre Längsachse
bewirkt strömungsausgangsseitig
eine Drallströmung oder
Turbulenzströmung.
Auch können
die Schaufeln 4.1 mittels des Bedienelements 6 derart
gewunden werden, dass ein oder mehrere Helices gebildet und geformt
werden. Die Verwindung der Schaufeln 4.1 kann dabei durch
den Grad der Verdrehung des Bedienelements 6 in einem großen Bereich
eingestellt werden. Durch entgegengesetztes Drehen kann der Ausgangszustand
der Schaufeln 4.1, d.h. eine gerade und ebene Schaufelfläche, wiederhergestellt
werden. In diesem Zustand ist der Schaufelkranz offen für eine gleichgerichtete
Strömung
und somit eine konventionelle Strömung. In einer weiteren Position können die
Schaufeln 4.1 derart gestellt werden, dass der Luftführungskanal 2 vollständig geschlossen
ist. Darüber
hinaus ist jede beliebige Zwischenstellung und somit eine beliebige
Strömung
zwischen Spotströmung
und Drallströmung
einstellbar.
-
2 und 3 zeigen
den Luftausströmer gemäß 1 im
Längsschnitt.
In 2 ist das Verbindungselement 8 zwischen
Haltering 4.5 und Bedienelement 6 zur Übertragung
der radialen Bewegung des Bedienelements 6 auf das Luftleitelement 4 dargestellt.
Durch diese Verbindung ist bei einer radialen Bewegung des Bedienelements 6 das
Luftleitelement 4 in der Kugelpfanne entsprechend drehbar. In 2 sind
die Schaufeln 4.1 des Schaufelkranzes in ihrer Ausgangsstellung
gezeigt und nicht verdreht oder gewunden. Somit strömt die Luft
in Strömungsrichtung
S gleichgerichtet und gleichförmig,
insbesondere strahl- oder spotförmig
aus. Durch Ziehen oder Drücken
des Bedienelements 6 in translatorischer Richtung Tx werden
die in der Zahnradführung 4.4 über das
zugehörige
Zahnrad 4.3 geführten Schaufeln 4.1 gewunden
und verdreht, so dass die in Strömungsrichtung
S geführte
Luft mit einem Drall versehen wird und strömungsausgangsseitig aufgespreizt
wird.
-
4 zeigt
eine weitere Ausführungsform für einen
Luftausströmer 1 mit
einem als Schaufelkranz ausgebildeten Luftleitelement 4 und
einem weiteren in Strömungsrichtung
S gesehen nachgeschalteten Luftleitelement 10. Das Luftleitelement 10 ist, wie
in den nachfolgenden 5 und 6 näher dargestellt,
als ein kreisrundes Leitelement oder Lamelle ausgeführt. Das
Luftleitelement 10 wird im Weiteren Lamelle 10 genannt.
Je nach Ausführungsform können die
Lamelle 10 und das Luftleitelement 4 und somit
beide mittels des zentrischen Bedienelements 6 verstellbar
sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist
die Lamelle 10 starr für
eine spotförmige
Führung der
Strömung
ausgeführt
und bildet einen inneren Luftführungskanal 2.3.
Im äußeren Ringkanal
oder Luftführungskanal 2.4 kann
als Luftleitelement 4 der Schau felkranz angeordnet sein.
Zusätzlich
kann in die kreisrunde Lamelle 10 eine nicht näher dargestellte
Klappe angeordnet sein, die ein vollständiges Schließen bzw. Öffnen der
kreisförmigen
Strömungsöffnung der
kreisrunden Lamelle 10 ermöglicht. Hierzu kann die Klappe
in nicht näher
dargestellter Art und Weise mit dem zentrisch angeordneten Bedienelement 6 verstellbar
sein.
-
In
den 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform
für einen
Luftausströmer 1 mit
einem als Schaufelkranz ausgebildeten Luftleitelement 4 und
weiteren in Strömungsrichtung
S gesehen vorgeschalteten Luftleitelementen 12 und 14 dargestellt. Das
vorgeschaltete Luftleitelement 12 kann eine konventionelle
Form, z. B. eine Lamellenform, aufweisen. In 7 sind als
vorgeschaltete Luftleitelemente 12 und 14 mehrere
Querlamellen bzw. Längslamellen
angeordnet. Im Weiteren wird das vorgeschaltete Luftleitelement 12 als
Querlamelle 12 und das Luftleitelement 14 als
Längslamelle 14 bezeichnet.
In Strömungsrichtung
S gesehen sind den Längslamellen 14 die
Querlamellen 12 nachgeschaltet, auf welchen das als Schaufelkranz
ausgebildete Luftleitelement 4 aufgesetzt ist. Je nach
Ausführungsform
kann das zentrisch angeordnete Bedienelement 6 sowohl das
Luftleitelement 4 als auch die Querlamellen 12 verstellen.
Alternativ können
weitere separate Verstellelemente 16 zur Verstellung der
Längslamellen 14 und
des Luftleitelements 4 vorgesehen sein.
-
9 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
für einen
Luftausströmer 1 mit
einem aus zwei nebeneinander angeordneten Schaufelkränzen gebildeten
Luftleitelement 4 und zwei in Strömungsrichtung S gesehen vorgeschalteten
Luftleitelementen 12 und 14, die sich in Kanalquerrichtung über beide
Schaufelkränze
erstrecken.
-
Darüber hinaus
sind weitere Kombinationen von verschiedenartigen Luftleitelementen 4 und 10, 12, 14 zur
Einstellung verschiedener Strömungsarten und
-richtungen möglich.
Bevorzugt ist das als Schaufelkranz ausgebildete Luftleitelement 4 in
Strömungsrichtung
S gesehen als letztes Leitelement und somit strömungsausgangsseitig angeordnet.
Der Luftführungskanal 2 kann
unterteilt werden in einen inneren und äußeren Luftführungskanal. In einem solchen
Ausführungsbeispiel
ist zumindest der Schaufelkranz im äußeren Luftführungskanal angeordnet. Im
inneren Luftführungskanal
kann mindestens ein weiteres Luftleitelement angeordnet sein.