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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Pkw, mit
einem Klimamodul.
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Ein
Klimamodul, auch HVAC-(Heating, Ventilation and Air Conditioning)System
genannt, gehört heutzutage zur Serienausstattung eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Pkws. Derartige Klimamodule besitzen
drei Bestandsteile, und hierbei zunächst eine Klimaanlage
mit einem Verdampfer zum Kühlen und Klimatisieren von Luft.
Weiterhin besitzt das Klimamodul einen Heizkern zum Erwärmen
von Luft sowie einen Luftmischraum zum Mischen der vom Verdampfer
und vom Heizkern temperierten Luft. Die genannten Komponenten finden
sich dabei typischerweise im Bereich des Cockpits, wo sie zusammen
mit Luftleitungen und diversen Luftklappen einen beachtlichen Platz
beanspruchen.
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Die
EP 0 872 384 A2 beschreibt
einen Dachhimmel für ein Kraftfahrzeug, der als integrierte
Funktionselemente unter anderem Luftaustrittsdüsen einer
Heizungs- oder Klimaanlage besitzt.
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Die
DE 32 23 812 A2 beschreibt
eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Dach, in
dem sich ein Gehäu se für eine Klimaanlage befindet.
Die Klimaanlage umfasst hierbei einen Verdampfer und gegebenenfalls
ein Heizgerät. Luft wird der Klimaanlage über
ein am Gehäuse angeflanschtes Gebläse zugeführt.
Eine Luftmischkammer ist nicht vorgesehen.
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Die
DE 10 2005 059 449
A1 beschreibt ein Bediensystem zum Bedienen von Funktionen
in einem Fahrzeug. Das Bediensystem besitzt eine Darstellungseinrichtung
zur grafischen Darstellung von den Funktionen zugeordneten, fiktiven
Bedienelementen auf einer zugeordneten Darstellungsfläche
in dem Fahrzeug. Weiterhin besitzt es eine Erfassungseinrichtung
zum Erfassen von Bedieneingaben bei einer Betätigung der
fiktiven Bedienelemente. Durch dieses System werden Teile der Armaturentafel
entbehrlich.
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Die
DE 24 26 946 A1 beschreibt
ein Kraftfahrzeug mit einem luftdurchströmten Zwischenraum im
Dach. Im Dach ist eine Heizung angeordnet, von der aus Luft in den
Fahrgastraum geleitet wird.
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Es
ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein
Kraftfahrzeug bereitzustellen, dessen Belüftungssystem
im Cockpitbereich möglichst wenig oder gar keinen Platz
beansprucht.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die
Merkmale der abhängigen Ansprüche wiedergegeben.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug
mit einem Klimamodul vorge schlagen, dessen Luftmischkammer zum Mischen
zweier Luftströme unterschiedlicher Temperatur im Dach
angeordnet ist.
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Das
genannte Kraftfahrzeug besitzt ein Klimamodul mit einer Luftmischkammer
für die luftgesteuerte Temperaturregelung desjenigen Luftstromes,
der in den Fahrgastbereich eingeleitet wird. Die Luftmischkammer
besitzt somit zwei Lufteinlässe für die zwei genannten
Luftströme unterschiedlicher Temperatur sowie mindestens
einen Luftauslass. Die Anordnung der Luftmischkammer im Dach, insbesondere
im Bereich zwischen der metallischen Dachaußenhaut und
dem Dachhimmel, spart Platz im Cockpitbereich, wodurch es möglich
ist, den von der Karosserie bereitgestellten Innenraum anderweitig zu
nutzen und darüber den für die Fahrgäste
nutzbaren Raum zu vergrößern. Wie nachfolgend
noch näher erläutert werden wird, besitzt diese
Ausführungsform zudem das Potenzial, das Belüftungssystem gänzlich
aus dem Cockpitbereich zu entfernen, das heißt, es ist
möglich, im Cockpitbereich auch ohne Luftklappen, Luftleitungen,
Klimamodul etc. auszukommen, um darüber einen Cockpitbereich
gänzlich ohne physisch anwesende Belüftungssystemkomponenten
zu schaffen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform ist eine in einer Hochstrebe angeordnete
Luftleitung mit der Luftmischkammer luftzuführend verbunden.
Die Luft, die in der Luftmischkammer gemischt wird, wird ihr somit
entweder direkt oder indirekt zugeführt, im letztgenannten
Fall über den Verdampfer bzw. über den Heizkern.
Selbstverständlich sind auch zwei derartige Luftleitungen
zur Luftmischkammer möglich. Die Luft gelangt insofern
nicht vom Dachbereich aus in das Klimamodul, wie es beispiels weise
bei der
DE 32 23 812
A1 der Fall ist. Anstelle dessen kann die genannte Luftleitung
vom Motorbereich über die Hochstrebe zur Luftmischkammer
geführt sein, wie es bei Pkws mit den dort vorkommenden
hohen Fahrgeschwindigkeiten praktikabel ist.
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Gemäß einer
dritten Ausführungsform besitzt das Klimamodul einen Verdampfer
mit nachgeordnetem Kaltluftraum sowie einen Heizkern mit nachgeordnetem
Warmluftraum. Kaltluftraum und Warmluftraum münden ausgangsseitig
in die Luftmischkammer.
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Das
Klimamodul bzw. das Kraftfahrzeug ist als Ganzes sind ausgelegt,
eine luftgesteuerte Temperaturregelung vorzunehmen, bei der der
Warmluftraum und der Kaltluftraum voneinander getrennt sind, sodass
separate Luftströme (Warmluftstrom und Kaltluftstrom) erzeugt
werden und dann in der Luftmischkammer gemischt werden. Insofern
ist das Klimamodul nicht so wie bei der
DE 32 23 812 A1 ausgeführt,
bei dem es nur einen einzigen Luftstrom einheitlicher Temperatur
gibt, indem der gesamte vom Verdampfer gekühlte Luftstrom
dem Heizkern zugeführt wird. Eine luftgesteuerte Temperaturregelung
reagiert schneller bei einer Veränderung der Einstellungen
und erlaubt eine größere Variabilität.
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Wie
oben ausgeführt, befindet sich der Luftmischraum im Dach
des Kraftfahrzeugs. Damit ergeben sich abhängig vom dort
vorhandenen Platz mehrere Möglichkeiten, den Verdampfer
und den Heizkern zur Erzeugung zweier Luftströme unterschiedlich
warmer Temperatur anzuordnen, wie es in den Ausführungsformen
gemäß den Patentansprüchen 4 bis 7 angegeben
ist:
- a) Verdampfer und Heizkern befinden sich
beide im Dach,
- b) der Verdampfer befindet sich im Dach und der Heizkern außerhalb
des Dachs,
- c) der Heizkern befindet sich im Dach und der Verdampfer außerhalb
des Dachs,
- d) Verdampfer und Heizkern befinden sich beide außerhalb
des Dachs.
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Befindet
sich mindestens eine der beiden genannten Komponenten (Verdampfer
bzw. Heizkern) außerhalb des Dachs, insbesondere unterhalb
der Gürteillinie der Karosserie, so bedingt dies, dass
mindestens zwei Luftleitungen zum Dach geführt werden müssen.
Im Regelfall führt dies dazu, dass dem Klimamodul über
die Luftleitungen Luftströme unterschiedlicher Temperatur
zugeführt werden, nämlich je nach Bedarf Frischluft
sowie erwärmte oder gekühlte Luft. Befinden sich
infolge eines ausreichenden Platzes im Dachbereich sowohl der Verdampfer als
auch der Heizkern im Dach, so genügt eine einzige zum Dach
führende Luftleitung. In diesem Fall sind Mittel zum Aufteilen
des Luftstroms (z. B. Luftklappen und weitere Luftleitungen) in
zwei Teilluftströme zum Verdampfer und zum Heizkern vorgesehen.
Für die Zuführung der Luft der Luftmischkammer zum
Fahrgastraum ergeben sich mehrere Möglichkeiten.
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Zunächst
kann das Dach gemäß einer weiteren Ausführungsform
einen Dachhimmel besitzen, der mit einer Mehrzahl von Luftaustrittsöffnungen zum
diffusen Belüften des Fahrgastraums ausgestattet ist. Diese
Ausführungsform vermeidet eine starke Verwirbelung der
Luft im Fahrgastraum und insofern Zugluft für die Fahrgäste.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass eine Luftleitung von der Luftmischkammer
zu einer am Rand der Windschutzscheibe angeordneten Defrosterdüse
und/oder zu einer in der A-Säule angeordneten Luftdüse
zur Beaufschlagung des vorderen Seitenfensters vorgesehen ist, um
eine Beschlagsfreiheit dieser Scheiben insbesondere bei feuchtem Wetter
und im Winter zuverlässig zu gewährleisten. Bei
dieser Ausführungsform bietet es sich an, der Luftmischkammer
Luft über eine in der C-Säule integrierte Luftleitung
zuzuführen, sodass in der A-Säule genug Platz
für die Luftleitung zu den Düsen vorhanden ist.
Selbstverständlich können auch beide C-Säulen
Luftleitungen zur Luftmischkammer aufweisen.
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Spiegelbildlich
hierzu ist es auch möglich, dass eine Luftleitung von der
Luftmischkammer zu einer am Rand einer Heckscheibe angeordneten
Defrosterdüse und/oder zu einer in der C-Säule
angeordneten Luftdüse zur Beaufschlagung eines hinteren
Seitenfensters oder der Heckscheibe führt. In diesem Fall
ist es zweckmäßig, der Luftmischkammer über
eine in der A-Säule integrierte Luftleitung Luft zuzuführen,
sodass in der C-Säule genug Platz für die Luftleitung
zu den Düsen vorhanden ist. Selbstverständlich
können auch beide A-Säulen Luftleitungen zur Luftmischkammer
aufweisen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform sind im Dachhimmel Luftdüsen
eingelassen, die verschwenkbar und/oder ausziehbar ausgebildet sind. Hierzu
können bei spielsweise Rohrleitungsgelenke oder flexible
Luftschläuche gewählt werden, die beispielsweise
in Richtung der Dreiecksfenster ausgerichtet werden können,
um dieses beschlagsfrei zu halten. Diese Ausführungsform
ermöglicht insofern eine Kombination einer diffusen Belüftung
durch den Dachhimmel in Kombination mit einer konventionellen Belüftung
durch Luftaustrittsdüsen.
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Wie
aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, bietet die
Möglichkeit einer Anordnung der Luftmischkammer im Dach
die Möglichkeit, nicht nur die Luftmischkammer selbst,
sondern auch die weiteren Komponenten des Klimamoduls (z. B. Heizkern und
Verdampfer) sowie Luftleitungen und Luftklappen außerhalb
des Cockpits vorzusehen. Insgesamt ergibt sich damit eine Situation,
dass das Belüftungssystem weitgehend aus dem Cockpitbereich
verschwunden ist. Der für die Fahrgäste nutzbare,
weil nicht verbaute Karosserieinnenraum wird dadurch maximiert.
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Dies
kann dahingehend erweitert werden, dass gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Betrieb des Klimamoduls und/oder
der Luftaustritt aus den Luftdüsen über fiktive
Bedienelemente steuerbar ist, die von einer grafischen oder holografischen
Darstellungseinrichtung projizierbar sind. Die fiktiven Bedienelemente,
die im Fall einer grafischen Darstellungseinrichtung auf eine Darstellungsfläche
(z. B. die Armaturentafel) projeziert werden, sind in diesem Fall
im Cockpitbereich vorgesehen und ersetzen physische Bedienelemente
wie Drehregler oder Tasten für die Funktionssteuerung der
Klimaanlage. Auch hierdurch wird der Platzbedarf für das
Belüftungssystem im Cockpitbereich reduziert und der für
die Fahrgäste nutzbare Innenraum maximiert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der beanspruchten Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen erkennbar, die nachfolgend als nicht beschränkende
Beispiele angegeben sind. Hierbei soll die Benutzung von Bezugszeichen
in den Figuren nicht dahingehend verstanden werden, dass die Bezugszeichen
den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken
sollen. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs in der Seitenansicht,
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2 eine
Draufsicht auf das Klimamodul im Dach,
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3 eine
zweite Ausführungsform des Kraftfahrzeugs mit Klimamodul
im Dach,
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4 eine
dritte Ausführungsform mit einem Klimamodul im Dach,
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5 eine
vierte Ausführungsform mit virtuellen Bedienelementen für
die Klimaanlage.
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Bei
den Figuren, die im Allgemeinen mit gleichen Bezugszeichen gleiche
Gegenstände bezeichnen, zeigt 1 ein Kraftfahrzeug 1 mit
einem Dach 2, in dem ein Klimamodul 3 integriert
ist. Frischluft wird einerseits über eine in der A-Säule 4 verlaufende Luftleitung 5 und andererseits über
eine in der C-Säule 6 integrierte Luftleitung 7 dem
Klimamodul 3 zugeführt. 1 zeigt
den Fall, dass insgesamt zwei Luftleitungen zum Klimamodul 3 geführt
sind, wobei in anderen Fällen eine einzige Luftleitung 7 genügen kann.
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2 zeigt
das Klimamodul 3 in schematischer Draufsicht, wie es im
Dach 2 angeordnet wird. Das Klimamodul 3 besitzt
einen Verdampfer 8 mit einer nachgeordneten Kaltluftkammer 9 sowie
einen Heizkern 10 mit einer nachgeordneten Warmluftkammer 11.
Die Luft gelangt von der Kaltluftkammer 9 bzw. von der
Warmluftkammer 11 in die Luftmischkammer 12 und
wird von dort in den Fahrgastraum verteilt. Alternativ oder kumulativ
wird Luft über mindestens eine Bypassleitung 31 zur
Luftmischkammer 12 geführt. Die Bypassleitung 31 für
den Verdampfer 8 ist entbehrlich, wenn der Verdampfer 8 geregelt ausgeführt
ist. Auf die Darstellung der Luftzuleitungen zum Klimamodul 3 bzw.
vom Klimamodul 3 zum Fahrgastraum 24 wurde aus
Gründen der Anschaulichkeit verzichtet. Im Ausführungsbeispiel
sind der Verdampfer 8 mit einem Kondensator (nicht gezeigt) und
der Heizkern 10 mit dem Motor (nicht gezeigt) verbunden.
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3 zeigt
eine andere Ausführungsform des Kraftfahrzeugs, bei der
dem Klimamodul 3 über die in der C-Säule 6 befindliche
Luftleitung 7 Luft zugeführt wird. Eine weitere
Luftleitung 5 dient dazu, von der Luftmischkammer 12 Luft
zu einer Luftdüse 13 bzw. zu einer am Rand der
Frontscheibe 14 angeordneten Defrosterdüse 15 zu
führen. In der Ausführungsform der 3 dient
die Luftdüse 13 dazu, die Frontscheibe 14 beschlagsfrei
zu halten. Selbstverständlich kann die Luftdüse 13 auch
dahingehend ausgerichtet werden, dass sie das Seitenfenster 17 beaufschlagt.
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Die 4 zeigt,
wie dem Klimamodul 3 über die in der A-Säule 4 integrierten
Luftleitung 5 Luft zugeführt wird, von wo aus
Luft von der Luftmischkammer 12 in die in der C-Säule 6 integrierte
Luftleitung 7 gelangt. Von dort aus strömt die
Luft zu der Defrosterdüse 18, mit der die Heckscheibe 19 von
innen beaufschlagt wird, um diese freizuhalten. Weiterhin strömt
die Luft auch zur Luftdüse 20. Die Luftdüse 20 kann
ebenfalls zum Beaufschlagen der Heckscheibe 19, aber auch
zum Beaufschlagen des hinteren Seitenfensters 21 oder für
die Zuführung von Luft direkt in den Fahrzeuginnenraum
genutzt werden.
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Die
Ausführungsformen der 3 und 4 zeigen
jeweils eine einzige Luftleitung 5 zum Klimamodul 3,
die in die C-Säule 6 auf der linken Fahrzeugseite
integriert ist. Diese Vorgehensweise bietet sich an, wenn sowohl
der Verdampfer 8 als auch der Heizkern 10 im Dach 2 angeordnet
sind. Es ist selbstverständlich auch möglich,
dem Klimamodul 3 über beide C-Säulen
Luft zuzuführen, wenn der Heizkern 10 und/oder
der Verdampfer 8 unterhalb der Gürtellinie 32 des
Kraftfahrzeugs 1 anzutreffen sind. So kann z. B. Warmluft
vom Motor (hier ist der Heizkern 10 nicht im Dach 2 angeordnet)
oder Kaltluft von einem unterhalb der Gürtellinie 32 des
Kraftfahrzeugs 1 anzutreffenden Verdampfers 8 oder
Frischluft zum Klimamodul 3 geführt werden. In
solchen Fällen gelangt über die mindestens zwei
Luftleitungen 5 Luft unterschiedlicher Temperatur zum Klimamodul 3.
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Die
obigen Ausführungsformen zeigen, dass der Verdampfer 8 und
der Heizkern 10 abhängig von der gewählten
Luftführung im Dach oder unterhalb der Gürteillinie
der Karosserie, bspw. auf Höhe des Karosseriebodens 22,
angeordnet werden können. Als Kaltluftraum 9 bzw.
als Warmluftraum 11 können auch die zur Luftmischkammer 12 führenden
Luftleitungen 5, 7 genutzt werden, sodass das
gesamte Klimamodul 3, vgl. 2, nicht
mehr im Cockpitbereich zu finden ist. Dies kann dahingehend erweitert
werden, dass physische Bedienelemente für die Klimaanlage 3 durch
virtuelle Bedienelemente ersetzt werden. Dies geschieht dadurch,
dass am Dachhimmel 23 des Fahrgastraums 24 eine
grafische Darstellungseinrichtung 25 angeordnet ist. Diese
nutzt das Armaturenbrett 26 als Projektionsfläche
und erzeugt dort ein Projektionsbild 27. Alternativ wird
ein holografisches Bild im Raum erzeugt bzw. in den Raum projeziert,
beispielsweise im Bereich des heutigen Armaturenbretts 26.
Projektionsbild 27 enthält virtuelle Bedienelemente 28 zur
Steuerung der Klimaanlage, die vom Fahrer fiktiv berührt
bzw. ausgewählt werden können. Eine Erfassungseinrichtung 29 erfasst,
dass der Fahrer die virtuellen Bedienelemente 28 ausgewählt
hat und setzt dies in einen entsprechenden Steuerbefehl (z. B. stärkerer
Luftstrom, wärmere Luft etc.) für die Klimaanlage 3 um.
Desweiteren können natürlich elektrisch ansteuerbare
Düsen über die virtuellen Bedienelemente 28 ausgewählt werden,
z. B. die schwenk- und/oder ausziehbar ausgeführten Luftdüsen 30 im
Dachhimmel 23. Insgesamt werden also Platz beanspruchende
physische Bedienelemente wie Schalter oder Drehregler durch virtuelle
Bedienelemente ersetzt und so ein Belüftungssystem geschaffen,
das (eventuell abgesehen von einer vom Motorbereich kommenden Luftleitung) gänzlich
aus dem Cockpitbereich verschwunden ist.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Dach
- 3
- Klimamodul
- 4
- A-Säule
- 5
- Luftleitung
- 6
- C-Säule
- 7
- Luftleitung
- 8
- Verdampfer
- 9
- Kaltluftraum
- 10
- Heizkern
- 11
- Warmluftraum
- 12
- Luftmischkammer
- 13
- Defrosterdüse
- 14
- Frontscheibe
- 15
- Defrosterdüse
- 16
- Heckscheibe
- 17
- Seitenfenster
- 18
- Defrosterdüse
- 19
- Heckscheibe
- 20
- Luftdüse
- 21
- Seitenscheibe
- 22
- Karosserieboden
- 23
- Dachhimmel
- 24
- Fahrgastraum
- 25
- Darstellungseinrichtung
- 26
- Armaturenbrett
- 27
- Projektionsbild
- 28
- fiktives
Bedienelement
- 29
- Erfassungseinrichtung
- 30
- Luftdüse
- 31
- Bypassleitung
- 32
- Gürtellinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0872384
A2 [0003]
- - DE 3223812 A2 [0004]
- - DE 102005059449 A1 [0005]
- - DE 2426946 A1 [0006]
- - DE 3223812 A1 [0011, 0013]