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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Klimagerät, welches
geringen Einbauraum benötigt.
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Die
Entwicklung von modernen Fahrzeugen ist durch eine steigende Anzahl
von elektrischen Bauteilen gekennzeichnet. Diese sind u. a. für
zusätzliche Komfortfunktionen, für die Sicherheit
und zur Unterstützung des Fahrers konzipiert und werden in
Zukunft zur Standardausstattung im Automobilbau gehören.
Ein weiteres Entwicklungsziel ist ein größeres
Raumangebot für den Fahrer und die Insassen, was bei im
Wesentlichen gleichbleibenden Fahrzeugabmessungen umgesetzt werden
soll. Diese Tendenzen führen in Konsequenz zu einer Verringerung
des verfügbaren Einbauraums für Klimageräte, was
sich besonders im Bereich des Armaturenbretts zeigt.
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Insbesondere
bei Fahrzeugen mit sehr geringem, verfügbarem Einbauraum
werden zumeist symmetrische Klimageräte eingesetzt, bei
denen die Hauptkomponenten Gebläse, Verdampfer und Heizkörper
längs der Fahrzeugach se angeordnet sind. Dabei ist das
Gebläse gegenüber dem Verdampfer und dem Heizkörper
an einem bzgl. der Fahrzeugunterseite erhöhten Einbauort
angeordnet. Die Oberkante von Verdampfer und Heizkörper
sind unterhalb der Oberkante des Gebläses angeordnet. Für
die Realisierung von Rechts- und Linkslenkeranlagen wird nur das
Luftansaugmodul an der Fahrzeuglängsachse gespiegelt und
der restliche Aufbau und die Komponenten des Klimageräts
bleiben im Wesentlichen unverändert. Dies bedingt allerdings
zugleich auch einen erhöhten Einsatz von Investitionen
für die Werkzeuge und erhöht die Anzahl der Bauteilvarianten.
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Die
vorstehend beschriebene Anordnung der Komponenten kann bei bestimmten
Einbauräumen nicht eingesetzt werden, da die Ausdehnung
des Gehäuses und/oder der Luftaustritte in der Einbauhöhe zu
groß ist. Das Gebläse kann in einigen Fällen
auch aufgrund der Form der Stirnwand und der Form/Lage der Scheibenwurzel
nicht oberhalb des Verdampfers und des Heizkörpers angeordnet
werden.
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In
der
DE 693 01 785
T2 wird eine Vorrichtung für die Heizung, Lüftung
und/oder Klimatisierung für den Einsatz in einem Fahrzeuginnenraum
beschrieben, bei der die Komponenten der Klimaanlage in vertikaler
Richtung angeordnet sind. Die zu klimatisierende Luft wird im Bereich
vor der Frontscheibe in einen vertikal verlaufenden Kanal, welcher
zwischen einer im Wesentlichen vertikalen Trennwand und der Klimavorrichtung
angeordnet ist, angesaugt, bis sie am tiefsten Punkt der Klimavorrichtung
vom Gebläse angesaugt und anschließend an den
Wärmetauscher abgegeben wird. Die Anordnung der Komponenten
in vertikaler Richtung hat zum Ziel, dass kein Einbauraum für
die Vorrichtung im Motorraum erforderlich ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Klimagerät,
das insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet
ist, zur Verfügung zu stellen, welches einen geringen Einbauraum
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Klimagerät
gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Klimagerät weist ein Gehäuse
auf, in welchem eine Gebläseeinrichtung, mit mindestens
einem Gebläserad und einem Gebläsegehäuse,
sowie wenigstens ein Wärmetauscher vorgesehen sind. Dabei
erfolgt die Luftzuführung zum Gebläserad mittels
wenigstens eines Kanals, der sich im Wesentlichen entlang einer
Längsachse erstreckt, wobei diese Längsachse im
Wesentlichen senkrecht zu einer vertikalen Fahrzeughochachse angeordnet
ist. Die gesamte Anordnung bestehend aus Klimagerät mit
Gehäuse und der Luftzuführung zum Gebläserad
ist somit im, in einem Fahrzeug eingebauten Zustand, im Wesentlichen
in Richtung der Fahrzeugquerachse angeordnet.
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Die
vorliegende Erfindung besitzt den Vorteil, dass aufgrund der erfindungsgemäßen
Anordnung der wesentlichen Komponenten für das Klimagerät dieses
auch in sehr kleinen oder bislang ungünstigen Einbauräumen
eingebaut werden kann, wodurch der gegenüber dem bislang
erforderlichen und nun verfügbaren Einbauraum für
zusätzliche Funktionen genutzt werden kann.
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Bei
herkömmlichen Klimageräten, wie beim vorstehend
beschriebenen Stand der Technik, erfolgt die Luftzuführung über
einen Kanal, der entlang einer Fahrzeughochachse angeordnet ist,
und im Wesentlichen unterhalb eines Bereiches zwischen Motorhaube
und Windschutzscheibe endet. Ein derartiger Kanal erfordert erheblichen
Bauraum insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung.
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Erfindungsgemäß ist
der Kanal für die Luftzuführung zum Gebläserad
senkrecht zur Fahrzeughochachse angeordnet. Ein solcher Zuführkanal
lässt sich im Fahrzeug so unterbringen, dass kein zusätzlicher
Bauraum in Fahrzeuglängsrichtung benötigt wird.
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Eine
erfindungsgemäße Gebläseeinrichtung kann
sowohl als im Wesentlichen walzenförmiges Gebläserad
gestaltet sein, als auch als Ventilatorrad. Dabei kann die Luftzuführung
sowohl radial als auch tangential zur Drehachse des Gebläserades
sein. Auch Gebläseeinrichtungen mit mehr als einem Gebläserad
sind erfindungsgemäß verwendbar.
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Unter
einem Wärmetauscher im Sinne der Erfindung wird sowohl
eine Heizeinrichtung verstanden, als auch eine Kühleinrichtung,
insbesondere ein Verdampfer. Erfindungsgemäß können
auch mehr als ein Wärmetauscher innerhalb des Klimagerätes angeordnet
sein.
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An
den Kanal zur Luftführung werden erfindungsgemäß keine
besonderen Anforderungen gestellt, seine Gestaltung, und insbesondere
sein Querschnitt sind in weiten Grenzen variierbar. Die Längsachse
des Kanals ist die Achse, entlang der die Hauptströmung
der Luft erfolgt. Dabei muss die Längsachse nicht zwangsläufig
gerade sein, sie kann auch gekrümmt verlaufen.
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Diese
Längsachse muss nicht exakt senkrecht zur vertikalen Fahrzeughochachse
angeordnet sein, Abweichungen zur senkrechten von z. B. 30 oder
mehr Grad können vorgesehen werden, wenn dadurch das Ziel
der Erfin dung, die Vermeidung von zusätzlichen Bauraum
in Längsachse, einigermaßen erreicht werden kann.
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In
dem Klimagerät ist bevorzugt an einem Ende dieses wenigstens
einen Kanals ein Ansaugbereich ausgebildet, der vorzugsweise im
Wesentlichen in Richtung der Fahrzeugquerachse bevorzugt seitlich
neben dem Gebläserad angeordnet ist. Der Ansaugbereich
nimmt vorzugsweise über einen Öffnungsquerschnitt
Außenluft, insbesondere Frischluft, aus seiner Umgebung
auf. Diese wird dann dem Gebläserad zugeführt.
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Das
erfindungsgemäße Klimagerät erlaubt dadurch
eine wesentliche Verminderung des Einbauraums in Längsrichtung
des Fahrzeugs, und insbesondere im kritischen Einbauraum vor dem
Armaturenbrett (in Fahrtrichtung gesehen).
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In
dem Klimagerät ist das Gebläserad vorzugsweise
in einem Bereich der Stirnwand oder der Karosserie in Richtung des
Motorraums oder dem Außenbereich des Fahrzeugs nach vorne
versetzt angeordnet. Hierfür weist die Stirnwand oder die
Karosserie vorzugsweise eine Aussparung auf. Der besonders kritische
Einbauraum in Fahrzeuglängsrichtung im Fahrzeuginnenraum
wird durch diese Anordnung, je nach Einschublänge des Klimageräts
in den Motorraum oder die Karosserie, gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform in etwa um die Abmessung des
Gebläsegehäuses vergrößert.
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Der
erste Wärmetauscher weist eine erste Unterkante, der zweite
Wärmetauscher eine zweite Unterkante, das Gehäuse
des Klimageräts eine Klimagerät-Unterkante und
das Gebläsegehäuse eine Gebläsegehäuse-Unterkante
auf. Der Begriff Unterkante bezieht sich nicht nur auf einen Bereich,
welcher aus mindestens zwei Flächen zum einem im Wesentlichen linienförmigen
Element gebildet wird, sondern schließt auch die tiefste
Stelle von einem Übergangsbereich oder einem gekrümmten
Bereich mit ein.
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Sowohl
die erste Unterkante (hier für den Verdampfer) als auch
die zweite Unterkante (hier für den Heizkörper)
sind bevorzugt oberhalb der Gebläsegehäuse-Unterkante
angeordnet. Im Gehäuse des Klimageräts sind sowohl
die erste Unterkante als auch die zweite Unterkante vorzugsweise
oberhalb der Unterkante für das Gehäuse des Luftgebläses angeordnet.
Dadurch wird der austretende Luftstrom aus dem Gebläseauslass
immer nach oben befördert.
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Die
Gebläseeinrichtung ist als unterstes Bauteil der funktionalen
Komponenten innerhalb des Gehäuses des Klimageräts
angeordnet, weshalb die Gebläsegehäuse-Unterkante
in vertikaler Richtung bevorzugt gering von der Klimagerät-Unterkante
beabstandet ist.
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In
dem Klimagerät sind sämtliche Luftauslässe
in vertikaler Richtung bevorzugt in Richtung des Fahrzeuginnenraums
versetzt zum Gebläserad bzw. dessen Achse angeordnet.
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Ferner
ist in dem Klimagerät der Verdampfer von der Gebläseachse
vorzugsweise in Richtung des Fahrzeuginnenraums ebenfalls versetzt
angeordnet. Das entstehende Kondenswasser am Verdampfer wird aufgrund
der bevorzugt zur Horizontalen geneigten Anordnung des Verdampfers
selbsttätig von dessen Oberfläche abgeführt
und kann sich bevorzugt in einem tiefergelegenen Bereich des Gehäuses
des Klimageräts sammeln und wird von dort bevorzugt über
einen Auslass (nicht dargestellt) nach außen abgeführt.
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Der
Gebläseauslass ist bevorzugt in Richtung des ersten Wärmetauschers
(hier des Verdampfers) gerichtet, was hinsichtlich der Strömungsführung
vor teilhaft ist, da somit der Luftstrom vom Gebläseauslass
verlustarm in den ersten Wärmetauscher eintreten kann.
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Die
Temperaturregelung des Klimagerätes kann vorzugsweise über
die Regelung des Wasserdurchflusses oder über die Mischung
von kalter Luft nach dem Verdampfer mit warmer Luft nach dem Heizkörper
erfolgen. Eine Temperaturregelung ist auch durch die Kontrolle des
Kühlmitteldurchflusses durch den Heizkörper möglich.
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Die
Verteilung der klimatisierten Luft kann bevorzugt vor dem Austritt
an der Oberseite aus dem Gehäuse des Klimageräts
in im Wesentlichen vertikaler Richtung vorteilhaft mit mindestens
einer Temperaturmischklappe, welche bevorzugt oberhalb des zweiten
Wärmetauschers angeordnet ist, gesteuert werden.
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Mindestens
eine Temperaturmischklappe ist vorzugsweise im Bereich einer Seitenkante,
des im Wesentlichen quaderförmigen zweiten Wärmetauschers
(hier des Heizkörpers) angeordnet, womit der Durchfluss
der Luft bevorzugt im Bereich des zweiten Wärmetauschers
gesteuert werden kann.
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Oberhalb
des zweiten Wärmetauschers und bevorzugt im Wesentlichen
auf Höhe einer der vorherigen Temperaturmischklappen ist
vorzugsweise mindestens ein Luftauslass angeordnet.
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Die
Luftauslässe an der Oberseite des Klimageräts
weisen jeweils eine Schwenkklappe auf, welche zwischen einem geöffneten
und einem geschlossenen Zustand kontinuierlich geschwenkt werden
können. Die Schwenkklappen sind bevorzugt im Wesentlichen
im Bereich der Oberseite des Klimageräts angeordnet und
drehbar gelagert. Mindestens eine Klappe wird vorzugsweise extern
betätigt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang
mit den Figuren. Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung,
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2 eine
isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
für das Gehäuse des Klimageräts mit einem
Kanal für das seitliche Ansaugen der Luft.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
bei der die Zuführung der Luft für das Gebläserad 50 über
einen Kanal 4 erfolgt, welcher sich im Wesentlichen in
Richtung einer Längsachse erstreckt, welche in Richtung
der Fahrzeugquerachse weist. Der Kanal 4 ist im Wesentlichen
in Richtung der Fahrzeugquerachse seitlich neben dem Gebläserad 50 angeordnet.
An einem Ende des Kanals 4 ist ein Ansaugbereich 38 ausgebildet,
welcher im Wesentlichen in Richtung der Fahrzeugquerachse seitlich
neben dem Gebläserad 50 angeordnet ist. Das Gehäuse 5 des
Klimageräts weist in Fahrzeuglängsrichtung x,
in Fahrzeughochrichtung z und in Fahrzeugquerrichtung y in etwa
dieselbe maximale Ausdehung x, y, z auf. Diese maximale Ausdehung
x, y, z ist bevorzugt geringer als 600 mm, besonders bevorzugt kleiner
als 500 mm und insbesondere kleiner als 400 mm. Vorliegend beträgt die
maximale Ausdehnung in die genannten Richtungen x, y, z in etwa
350 mm. Das Klimagerät mit dem Gehäuse 5 ist
in Verbindung mit dem Kanal 4 im Wesentlichen in Richtung
der Fahrzeugquerachse angeordnet.
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Die
Gebläseeinrichtung 1 weist ein Gebläserad 50 auf,
welches aus einer Vielzahl von Radschaufeln gebildet wird, die im
Wesentlichen von der Gebläseachse 11 radial beabstandet
angeordnet sind. Die Gebläseachse 11 erstreckt
sich drehbar gelagert im Wesentlichen zwischen den seitlichen Enden
des Gebläsegehäuses 10 und ist in Richtung
der Fahrzeugquerachse angeordnet. Das Gebläsegehäuse
ist von dem Gebläseauslass 15 durchbrochen, der
sich auf der Seite befindet, welche zu einem ersten Wärmetauscher 2 weist.
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Die
Richtung des aus dem Gebläseauslass 15 austretenden
Luftstroms definiert schematisch eine ideale Achse b, die zum Beispiel
um 45° gegenüber der Horizontalen geneigt ist.
Die Achse b weist zum ersten Wärmetauscher 2.
Der erste Wärmetauscher 2 ist ein Verdampfer einer
Klimaanlage zur Fahrzeugkühlung in konventioneller Bauart,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Soll keine Klimatisierung
des Fahrzeuginnenraums 80 erfolgen, ist der Einbau des
Verdampfers 2 nicht erforderlich. Die Eintrittsfläche
des Luftstroms in den Verdampfer 2 ist vorzugsweise parallel
zum Gebläseauslass 15, wodurch im Zusammenspiel
mit der geneigten Anordnung des Verdampfers 2 eine verlustarme
Strömungsführung zum Verdampfer 2 hin
erreicht wird. Der Luftstrom wird dabei zusätzlich nach
oben geführt, da der Verdampfer 2 oberhalb der
Gebläseeinrichtung 1 angeordnet ist und die Ausrichtung
des Gebläseauslass 15 auf den Verdampfer 2 gerichtet ist.
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Der
zweite Wärmetauscher 3 ist ein Heizkörper,
und ist ebenfalls in konventioneller Bauart, wie sie aus dem Stand
der Technik bekannt ist, ausgeführt. Der Heizkörper 3 ist
ebenfalls gegenüber der Horizontalen geneigt und oberhalb
des Verdampfers 2 angeordnet. Die Unterkante des Heizkörpers 3 ist gegenüber
der Unterkante des Verdampfers 2 entgegen der Richtung
der Fahrzeuglängsachse versetzt angeordnet.
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Der
Vorteil des Klimageräts hinsichtlich des erforderlichen
Einbauraums in Richtung der Fahrzeuglängsachse zeigt sich
deutlich in 1. Hier kann die Gebläseeinrichtung 1 gegenüber
einem im Wesentlichen in vertikaler Rich tung verlaufenden Bereich
der Stirnwand 99 oder der Karosserie um einen maximalen
Abstand a, z. B. in Richtung des Motorraums 101 (nicht
dargestellt) oder des Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet
werden.
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Oberhalb
des Heizkörpers 3 ist die Temperaturmischklappe 41 derart
drehbar gelagert angeordnet, dass in einer geöffneten Stellung,
in der die Temperaturmischklappe im Wesentlichen in vertikaler Richtung
ausgerichtet ist, der Luftstrom nach dem Austritt aus dem Heizkörper 3 durch
die Luftauslässe 70, 71 erfolgt. Je nach
Stellung der Temperaturmischklappe 41 ist auch eine gezielte
Führung auf einen der Luftauslässe 70, 71 an
der Oberseite des Gehäuses 60 einstellbar. In
der geschlossenen Stellung ist die Temperaturmischklappe derart
ausgerichtet, dass der Luftstrom vom Heizkörper 3 nicht
mehr in Richtung der Luftauslässe 70, 71 gelangen
kann.
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1 zeigt
die Temperaturmischklappe 45 im geschlossenen Zustand,
wodurch der Luftstrom, welcher den Verdampfer 2 verlässt,
weder zum Luftauslass 72 noch zu den Luftauslässen 70, 71 direkt gelangen
kann, sondern nur durch den Heizkörper 3. Die
Temperaturmischklappe ist an einem Ende drehbar gelagert und im
Wesentlichen im Bereich einer Schmalseite des quaderförmigen
Heizkörpers 3 angeordnet. In geöffneter
Stellung ist die Temperaturmischklappe parallel zum Gehäuse 5 des
Klimageräts ausgerichtet und erlaubt den Durchtritt eines Luftstroms
zu den Luftauslässen 70, 71, 72,
welcher nicht durch den Heizkörper 3 geführt
wurde.
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An
einem oberen Ende 60 vom Gehäuse 5 des
Klimageräts sind zwei Luftauslässe 70, 71 angeordnet,
welche jeweils eine Schwenkklappe 40, 42 aufweisen,
die drehbar gelagert sind. Die Schwenkklappen 40, 42 lassen
sich kontinuierlich zwischen einem geschlossenen und einem offenen
Zustand drehen. In der geschlossenen Stellung sind die Schwenkklappen
im Wesentlichen in horizontaler Richtung ausgerichtet, während
im offenen Zu stand die Schwenkklappen im Wesentlichen in vertikaler Richtung
ausgerichtet sind. Die Schwenkklappe 71 überdeckt
den Heizkörper 3 in vertikaler Richtung.
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Der
Luftauslass 72 erlaubt einen Auslass des Luftstroms nach
dem Durchströmen des Heizkörpers 2 oder
der Temperaturmischklappe 45 in senkrechter Richtung zur
Fahrzeughochachse. Dies erlaubt zum Beispiel die Führung
des Luftstroms in Richtung der Fahrzeugquerachse zu den Seiten des
Fahrzeuginnenraums 80.
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In 2 ist
eine Ausführungsform für die Luftzuführung
zum Gehäuse des Klimageräts 5 dargestellt,
wobei sich der Kanal für die Luftzuführung zum
Gebläserad im Wesentlichen in Richtung der Fahrzeugquerachse
erstreckt und in Richtung der Fahrzeugquerachse seitlich neben dem
Gebläserad angeordnet ist. An einem Ende des Kanals ist
ein Ansaugbereich 38 ausgebildet, welcher an einem anderen
Ende einen Öffnungsquerschnitt 39 für
die Aufnahme von Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum aufweist. Der Öffnungsquerschnitt 39 weist
eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf. In Fahrzeuglängsrichtung
betrachtet ist gegenüberliegend und in 2 demzufolge
verdeckt, ein weiterer Öffnungsquerschnitt für
die Aufnahme von Außenluft ausgebildet. Die entsprechenden Öffnungen
für die Außen- und Umlufteinlässe sind
in Fahrzeugquerrichtung auf der Beifahrerseite angeordnet. Eine Klappe
oder eine Klappenanordnung 200 ist zur Einstellung des
Verhältnisses an zugeführter Außen- und
Umluft vorgesehen. Der Ansaugbereich 38, der im Wesentlichen
die Verbindung zwischen den Öffungsquerschnitten für
Umluft und Außenluft und dem Lufteintritt in das Gebläse
bildet, verläuft unter geringer Neigung zur Fahrzeughochrichtung
und zur Fahrzeugquerrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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