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Die
Erfindung betrifft einen Luftausströmer gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
WO 2005/028226 A1 ist
ein Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
bekannt, der eine Ablenkvorrichtung zur Erzeugung eines Dralls aufweist.
Hierbei weist der Strömungskanal in seinem vorderen Bereich
einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf.
Er mündet seitlich in einem zylinderförmigen,
hinteren Bereich, der an seinem offenen Ende ein Gitter trägt,
welches im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und
der Richtungseinstellung dient. Im vorderen Bereich des Strömungskanals
ist besagte Ablenkvorrichtung vorgesehen, die in Gestalt eines rechteckförmigen,
flachen Schiebers ausgebildet ist, der in Führungsbahnen
geführt verschiebbar ist. Je nach Stellung des Schiebers
erfolgt eine Einströmung in den hinteren, zylinderförmigen
Bereich mit einer starken Tangentialkomponente oder durch eine direkte 90°-Umlenkung
ohne Tangentialkomponente.
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Derartige
Luftausströmer lassen noch Wünsche offen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Luftausströmer
zur Verfügung zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen Luftausströmer
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist
ein Luftausströmer mit einem ersten Bereich, einem versetzt
zum ersten Bereich angeordneten zweiten Bereich und mindestens einer
trennenden Wand zwischen den beiden Bereichen mit einer Durchtrittsöffnung
und einem die Durchtrittsöffnung ganz- oder teilweise verschließenden
oder freigebenden Regelelement vorgesehen, wobei das Regelelement
durch eine Hülse gebildet ist, die relativ zur trennenden
Wand verschiebbar ist. Dadurch, dass das Regelelement relativ zur
Wand verschiebbar ist, entfallen komplizierte Scharniere oder Verbindungen
der einzelnen Bauteile. Eine Hülse als Regelelement ist
sehr einfach aufgebaut und wenig anfällig in Bezug auf
Beschädigungen.
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Besonders
bevorzugt ist der zweite Bereich konzentrisch zum ersten Bereich
angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Überleitung
in den Luftausströmer seitens der häufig mit kreisförmigem
Querschnitt ausgebildeten Luftkanäle.
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Vorzugsweise
ist die Wand durch einen Hohlzylinder gebildet, der konzentrisch
in einem Luftkanal angeordnet ist, wobei der Luftkanal durch die Wand
in die zwei Teilbereiche aufgeteilt ist.
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Die
Durchtrittsöffnung ist vorzugsweise schlitzförmig
ausgebildet und parallel zur Mittellängsachse des Luftausströmers
verlaufend angeordnet. Alternativ kann die schlitzförmig
ausgebildete Durchtrittsöffnung auch leicht schräg
zur Mittellängsachse des Luftausströmers verlaufend
angeordnet sein. Die schlitzförmige Öffnung verläuft
dann räumlich betrachtet wendelförmig.
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Vorzugsweise
sind mindestens zwei, insbesondere bevorzugt drei bis acht, Durchtrittsöffnungen vorgesehen.
Insbesondere bevorzugt sind vier Durchtrittsöffnungen vorgesehen.
Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen äquidistant über
den Umfang der Wand verteilt.
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Besonders
bevorzugt liegen die Hülse und die trennende Wand flächig
aneinander an, d. h. die Hülse wird von der trennenden
Wand möglichst spielfrei geführt.
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Bevorzugt
beendet die Hülse einen Teilbereich des Luftkanals in Längsrichtung
des Luftausströmers. Der Übergang von diesem Teilbereich
in den anderen Teilbereich wird durch die mindestens eine, regelbare Öffnung
vorgesehen.
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Gemäß einer
möglichen, bevorzugten Ausführungsform ist die
Hülse verdrehbar um die durch einen Hohlzylinder gebildete
trennende Wand angeordnet. Eine derartige Bauform ermöglicht
eine kurze Baulänge, verbunden mit einer stufenlosen Verstellbarkeit
durch eine einfache Drehbewegung.
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Insbesondere
bevorzugt sind bei der verdrehbaren Einstellbarkeit des Luftausströmers
der Hohlzylinder und die Hülse derart ausgebildet, dass die
Hülse mindestens eine Öffnung aufweist, welche in
einer Stellung mit der Öffnung des Hohlzylinders fluchtet,
und die Wände der Hülse und des Hohlzylinders
die Öffnung des jeweils anderen teils in anderen Stellungen
ganz oder teilweise verdecken.
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Alternativ
kann die Hülse in Längsrichtung des Luftausströmers
verschiebbar sein, wobei sie um die durch einen Hohlzylinder gebildete
trennende Wand angeordnet ist, und der Hohlzylinder kann mindestens
eine Öffnung aufwei sen, welche durch die Hülse
verschließbar und freigebbar ist. Eine derartige Ausgestaltung
baut etwas länger als die vorstehend genannte Ausführungsform,
ist jedoch einfacher in ihrem Aufbau. Zudem ist man nicht notwendigerweise
an eine Zylinderform gebunden, d. h. die Profile der gegeneinander
verschiebbaren Elemente können durchaus von der Kreisform
mehr oder weniger abweichen, wobei jedoch bevorzugt zumindest der zentrale,
innere erste Bereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Beispielsweise kann so ein Übergang von einem quadratischen
Luftkanal zu dem Luftausströmer auf einfache Weise ausgenutzt werden,
wobei der äußere Bereich in diesem Fall auch in
vier annähernd dreieckförmige Teilluftkanäle unterteilt
sein kann.
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Die
Durchtrittsöffnung ist vorzugsweise schlitzförmig
ausgebildet und weist zwei einander gegenüberliegende Öffnungswände
auf, welche zwischen sich eine Mittelebene definieren, wobei die
Mittelebene und eine in radialer Richtung des Luftausströmers
verlaufende Ebene, welche die Mittelebene im Bereich des Innenzylinders
an den Hohlzylinder schneidet, sich in einem Winkel von 60°,
insbesondere von 70°, bis max. 90° schneiden.
Besonders bevorzugt sind Winkel nahe 90°.
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Die Öffnungswände
müssen hierbei nicht notwendigerweise parallel zueinander
verlaufend angeordnet sein. Sie können auch über
die gesamte Länge oder bereichsweise auseinanderlaufend und/oder
zusammenlaufend ausgebildet sein. Der Öffnungs- bzw. Schließwinkel
beträgt bevorzugt maximal 5°, um unerwünschte
Ablösungserscheinungen zu vermeiden.
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Insbesondere
bevorzugt beträgt der Winkel mindestens einer der beiden Öffnungswände
zur radialen Richtung 45° bis 90° im Bereich der
Schnittstelle radiale Richtung und inneres Ende der Öffnungswand.
Hierbei müssen nicht notwendigerweise beide einander gegenüberliegende Öffnungswände einer Öffnung
parallel zueinander angeordnet sein. Durch eine derartige Wandführung
der Öffnung ergibt sich eine Tangentialkomponente beim Ü berströmen der
Luft von einem Teilbereich in den anderen Teilbereich, welcher einen
Drall und somit ein diffuses Austreten des Luftstroms aus dem Luftausströmer
bewirkt. Ist die Öffnung verschlossen, so strömt
die Luft nur durch einen Teilbereich, so dass sich eine gerichtete
Strömung am Austritt des Luftausströmers ergibt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
mit Varianten und unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Luftausströmer gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel mit drehbarer Hülse
in einer Stellung ohne Tangential-Anteil (Spot-Stellung),
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2 einen
Schnitt durch die Darstellung von 1 entlang
Linie II-II,
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3 eine 1 entsprechende
Darstellung des Luftausströmers in einer Stellung mit Tangential-Anteil
(Diffus-Stellung),
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4 einen
Schnitt durch die Darstellung von 3 entlang
Linie IV-IV,
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5 eine
schematische Darstellung eines Luftausströmers im Längsschnitt
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
mit in Längsrichtung verschiebbarer Hülse in einer
Stellung ohne Tangential-Anteil (Spot-Stellung),
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6 eine
Darstellung des Luftausströmers von 5 in einer
Stellung mit einem Tangential-Anteil (Misch-Stellung),
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7 eine
Darstellung des Luftausströmers von 5 in einer
Stellung mit maximalem Tangential-Anteil (Diffus-Stellung),
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8 eine
perspektivische Darstellung des Luftausströmers von 5,
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9 eine
perspektivische Darstellung eines endseitig abgeschnittenen Teils
eines Hohlzylinders mit Schlitzen des Luftausströmers von 5 zur Verdeutlichung
der Erzeugung der Tangentialströmung,
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10 eine
Ansicht zur Verdeutlichung der axialen Strömung in der
Spot-Stellung,
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11 eine
Ansicht zur Verdeutlichung der tangentialen Strömung in
der Diffus-Stellung, und
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12 eine
vergrößerte Darstellung von 11.
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Ein
Luftausströmer 1, der vorliegend in einer Mittelkonsole
eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist, dient der Zuführung
von temperierter, von einer Klimaanlage kommender Luft in den Fahrzeuginnenraum.
Hierbei handelt es sich beim Luftausströmer 1 um
eine sogenannte Komfortdüse, die zwischen einer Spot-Stellung,
in welcher ein gerichteter Luftstrahl aus dem Luftausströmer 1 austritt,
und einer Diffus-Stellung, in welcher ein diffuser und daher für die
Insassen kaum merklicher Luftstrahl aus dem Luftausströmer 1 austritt,
vorliegend stufenlos verstellbar ist.
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Die
Luftzuführung zum Luftausströmer 1 erfolgt über
einen Luftkanal 2 mit im Wesentlichen kreisförmigem
Querschnitt, welcher im Luftausströmer 1 vorliegend
ohne wesentliche Veränderungen des Innendurchmessers weitergeführt
ist. Im Luftausströmerbereich ist konzentrisch in diesem
kreisförmigen Luftkanal 2 ein Hohlzylinder 3 angeordnet,
wobei der Luftkanal 2 und der Hohlzylinder 3 starr
miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels sternförmiger,
anströmseitig angeordneter Querstreben. Hierbei ist eine
einstückige Ausgestaltung als Kunststoffspritzgussteil
möglich.
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Der
Strömungsquerschnitt des Luftkanals 2 wird durch
den Hohlzylinder 3 im Luftausströmerbereich in
zwei Bereiche, nämlich einem zentralen, kreisförmigen
ersten Bereich 4 und einem äußeren, ringspaltförmigen
zweiten Bereich 5 aufgeteilt. Das Querschnittsflächenverhältnis
des ersten Bereichs 4 zum zweiten Bereich 5 beträgt
vorliegend ca. 60:40. Der Hohlzylinder 3 ist nahe seinem
ausströmseitigen Ende mit vorliegend vier in Längsrichtung
verlaufenden äquidistant über den Umfang verteilten
Schlitzen 6 versehen, wobei die Schlitze 6 – im
Unterschied zur stark vereinfachten Darstellung der 1 bis 4 – nicht
in radialer Richtung, sondern schräg verlaufend angeordnet
sind. Hierbei weist jeder Schlitz 6 ein Paar langer, parallel
zueinander verlaufender Öffnungswände 6' auf.
Die Ausrichtung der Öffnungswände 6' entspricht
derjenigen der Schlitze 6 von 9. Die Mittelebene
zwischen den beiden Öffnungswänden 6' weist
an ihrer Schnittlinie mit der (theoretischen) zylinderförmigen
Innenwandfläche des Hohlzylinders 3 vorliegend
einen Winkel Alpha (siehe Darstellung von 12) von
ca. 70° zur radialen Richtung auf.
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Die
Gesamtfläche der Schlitze 6 an der (theoretischen)
zylinderförmigen Innenwandfläche des Hohlzylinders 3 zur
geschlossenen Innenwandfläche des Hohlzylinders 3 beträgt- über
die Länge der Schlitze 6 betrachtet – vorliegend
ca. 20:80.
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Im
ringspaltförmigen zweiten Bereich 5 ist im Wesentlichen
in gleicher Höhe wie die Schlitze 6 eine verdrehbare
Hülse 7 angeordnet, welche ebenfalls vier äquidistant
und entsprechend schräg verlaufende Schlitze 8 aufweist,
die jedoch anströmseitig offen ausgebildet sind. Die Ausrichtung
der Schlitze 8 entspricht vorliegend im Wesentlichen derjenigen
der Schlitze 6, so dass – im Falle einer fluchtenden
Anordnung der Schlitze 6 und 8 – die Öffnungswandflächen
der Schlitze 6 und 8 eine gemeinsame Ebene bilden.
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Gemäß einer
Variante in Bezug auf die Hülse sind die Schlitze der Hülse
breiter ausgebildet und verlaufen im Wesentlichen in radialer Richtung
zur Mittellängsachse des Ausströmers, während
die Schlitze in der trennenden Wand in ihrer Ausrichtung denen des
Ausführungsbeispiels entsprechen.
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Um
die Hülse 7 an einer Längsverschiebung zu
hindern, ist am Außenumfang der Hülse 7 ein
umlaufender Rand 9 ausgebildet, der in einer Ringnut 10 des
Luftausströmers 1 aufgenommen ist. Wie in 1 und 3 angedeutet,
erfolgt die Ausbildung der Ringnut 10 durch zwei Lochscheiben
mit unterschiedlichem Innendurchmesser, die mittels Schrauben am
Luftausströmer 1 befestigt sind. Die Hülse 7 steht
mit ihrem ausströmseitigen Ende über die Lochscheiben über,
so dass sie zum Einstellen des gewünschten Luftaustritts
(diffus/spot) ergriffen und verdreht werden kann. Zur Vereinfachung
der Betätigung kann beispielsweise ein Hebel vorgesehen sein.
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Wie
aus 2 ersichtlich, wird ein Übertritt von
Luft aus dem äußeren, zweiten Bereich 5 in
den zentralen, ersten Bereich 4, welcher eine tangentiale Komponente
hat und daher für einen diffusen Strömungsaustritt
der Luft sorgt, durch eine versetzte Anordnung der Schlitze 6 und 8 verhindert,
d. h. der Luftausströmer 1 befindet sich in der
Stellung „Spot-Strahl". Wird hingegen die Hülse 7 gegenüber dem
Hohlzylinder 3 verdreht, so dass die Schlitze 6 und 8 miteinander
fluchten, wie in 4 angedeutet, so tritt Luft
aus dem äußeren, zweiten Bereich 5 in den
zentralen, ersten Bereich 4 ein. Auf Grund der schrägen
Ausgestaltung der Schlitze 6 und 8 ist die von
außen eintretende Luft mit einer starken Tangentialkomponente
versehen, so dass die Luft aus dem Luftausströmer 1 in
diesem Fall diffus austritt (Diffus-Stellung).
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Die 10 und 11 verdeutlichen
das allgemeine Prinzip, wobei die Luftströmung des äußeren,
zweiten Bereichs 5 nicht weitergeführt wird, sondern
im Falle gegenseitig verdeckter Schlitze 6 und 8 zusammenbricht,
da der endseitige Auslass durch die in diesem Bereich geschlossen
ausgebildeten Bauteile Hohlzylinder und Hülse verschlossen
ist, d. h. der gesamte Luftstrom strömt durch den zentralen, ersten
Bereich 4. Hingegen gelangt im Falle der ganz oder teilweise
fluchtenden Schlitze 6 und 8 Luft durch dieselben
in den zentralen, ersten Bereich 4, wobei durch die Umlenkung
des äußeren Luftstroms in den schräg
angeordneten Schlitzen 6 und 8 besagte Tangentialkomponente
erzeugt wird, welche für eine diffuse Luftströmung
sorgt.
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Die 5 bis 7 zeigen
verschiedene Stellungen eines Luftausströmers 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel, wobei der Luftausströmer 1 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel auch in den 8 und 9 dargestellt
ist. Wesentlicher Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist, dass die Hülse 7 keine Schlitze aufweist
und nicht verdrehbar sondern in Längsrichtung des Hohlzylinders 3 verschiebbar
ist. D. h. der Luftausströmer 1 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel hat eine etwas größere
Baulänge als der des ersten Ausführungsbeispiels,
ist aber dadurch, dass die Schlitze der Hülse entfallen,
etwas einfacher aufgebaut.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 die
Funktion des Luftausströmers 1 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Wie
in 5 stark schematisiert angedeutet, ist die Hülse 7 weit
auf den Hohlzylinder 3 aufgeschoben, so dass die Bereiche,
in denen die schräg bezüglich der radialen Richtung
zur Mittellängsachse des Luftausströmers 1 verlaufenden
Schlitze 6 des Hohlzylinders 3 sind, von der Hülse 7 vollständig
verdeckt sind, d. h. die Schlitze 6 sind durch die aufgeschobene
Hülse 7 verschlossen. Der gesamte Luftstrom strömt
somit durch den zentralen, ersten Bereich 4, so dass sich
ein gerichteter Strahl (Spot-Strahl) ohne tangentiale Komponente
ergibt.
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Gemäß der
Darstellung von 6 ist die Hülse 7 zur
Hälfte zurückgeschoben, so dass die Schlitze 6 im
Hohlzylinder 3 hälftig freigegeben sind. Durch
diese schräg verlaufenden Schlitze 6, welche vorliegend
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel parallel verlaufende Öffnungswände 6' haben,
gelangt Luft aus dem äußeren, zweiten Bereich 5 in
den zentralen, ersten Bereich 4, wobei der entsprechende
Luftstrom durch die schräge Ausgestaltung der Schlitze 6 mit
besagter Tangentialkomponente versehen ist, so dass der sich insgesamt
ergebende Luftstrom etwas drallbehaftet ist (Zwischenstellung spot-diffus).
Durch den Drall strömt die Luft nur teilweise gerichtet
aus dem Luftausströmer aus, wobei der Luftstrahl aufgefächert
wird.
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7 zeigt
eine vollständig zurückgeschobene Hülse 7,
welche die Schlitze 6 über die gesamte Länge
freigibt. Durch die vollständig freigegebenen schräg
verlaufenden Schlitze 6 strömt Luft aus dem äußeren,
zweiten Bereich 5 in den zentralen, ersten Bereich 4 ein
und bewirkt einen Strömungsverlauf, wie er in 9 durch
den Pfeil im zentralen, ersten Bereich 4 angedeutet ist.
In dieser Stellung ergibt sich in Folge der Drallbehaftung der Strömung
ein relativ diffuser Luftstrahl am Luftausströmeraustritt.
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Das
Querschnittsflächenverhältnis des ersten Bereichs 4 zum
zweiten Bereich 5 beträgt gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel ca. 50:50.
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Gemäß einer
nicht in der Zeichnung dargestellten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels wird
die Zahl der Schlitze auf sechs erhöht, so dass sich bei
ansonsten entsprechenden Abmessungen eine größere
Drallbehaftung des austretenden Luftstrahls ergibt.
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Die Öffnungswände
der Schlitze müssen nicht notwendigerweise parallel zueinander
verlaufend ausgebildet sein. Es ist vielmehr auch möglich, dass
die beiden Öffnungswände in einem Winkel zueinander
angeordnet sind, beispielsweise um die Spaltbreite über
den Strömungsweg der durchströmenden Luft zu verringern,
so dass die Strömungsgeschwindigkeit und damit der erzeugte
Drall erhöht wird. Ebenfalls kann eine Öffnungswand
im Wesentlichen in radialer Richtung zur Mittellängsachse
des Luftausströmers verlaufen, während die andere Öffnungswand
schräg hierzu angeordnet ist.
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Allgemein
sind folgende Abmessungsverhältnisse bei einem erfindungsgemäßen
Luftausströmer vorteilhaft:
Das Querschnittsflächenverhältnis
des kreisförmigen, zentralen ersten Bereichs 4 zum äußeren,
ringspaltförmigen zweiten Bereich 5 liegt vorzugsweise
im Bereich von 90:10 bis 50:50, insbesondere im Bereich von 80:20
bis 60:40, und ganz besonders bevorzugt bei ca. 70:30.
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Die
Gesamtfläche der Schlitze 6 an der (theoretischen)
zylinderförmigen Innenwandfläche des Hohlzylinders 3 zur
geschlossenen Innenwandfläche des Hohlzylinders 3 (über
die Länge der Schlitze 6 betrachtet) liegt vorzugsweise
im Bereich von ca. 10:90 bis 50:50, insbesondere bevorzugt bei ca. 30:70.
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Die
maximale Schlitzbreite der Schlitze 6 beträgt
bevorzugt ca. 10% des Außenumfangs des Hohlzylinders 3.
Bei vier Schlitzen ergibt sich ein Verhältnis von offener
Fläche zu geschlossener Fläche am Außenumfang
von 40:60, d. h. am Innenumfang bzw. der Innenwandfläche
ist das Verhältnis entsprechend größer.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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