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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Luftausströmeinrichtung für den Innenraum
eines Kraftfahrzeugs sowie eine mit einer entsprechenden Luftausströmeinrichtung
ausgestattete Kraftfahrzeug-Belüftungseinrichtung.
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Belüftungseinrichtungen
für Kraftfahrzeuge sind
vornehmlich dazu ausgebildet, Frischluft in den Innenraum des Kraftfahrzeuges
zu leiten. Je nach Anforderung der Fahrzeuginsassen kann über ein Heizungs-
oder Klimamodul die Temperatur der zugeführten Luft eingestellt werden.
Daneben weist die Belüftungseinrichtung
einen oder mehrere Luftausströmeinrichtung
auf, die beispielsweise mit einstellbaren Luftaustrittsdüsen versehen
sein können,
die es ermöglichen,
einen Luftstrom gezielt zu bündeln und/oder
auszurichten.
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Neben
Luftaustrittsdüsen
finden vermehrt Diffusoreinrichtungen oder Diffusormodule Anwendung,
die ein möglichst
großflächiges,
ungerichtetes und gleichmäßiges Zuführen von
Frischluft in die Fahrgastzelle ermöglichen sollen. Derartige großflächige, mit
einer gegenüber
den übrigen
Luftaustrittsdüsen
vergleichsweise groß ausgebildeten
Luftaustrittsfläche
versehene Diffusormodule sind beispielsweise in die einer Windschutzscheibe
zugewandte Oberseite einer Armaturentafel eingebettet.
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In 6 ist
eine in einem herkömmlichen
Diffusormodul 8 verlaufenden Luftströmung 9 gemäß einer
Strömungssimulation
illustriert. Obschon sich das Diffusormodul 8 in Fließrichtung,
von unten nach oben gesehen, weitet und so einen größeren Strömungsquerschnitt
in Fließrichtung
zur Verfügung stellt,
breitet sich der von unten zugeführte
Luftstrom 9 nur über
eine vergleichsweise geringe Fläche 26 aus.
Die effektive Luftaustrittsfläche 26 ist
insoweit deutlich kleiner als der vom Diffusormodul 8 zur
Verfügung
gestellte durchströmbare
Querschnitt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftausströmeinrichtung
mit einem Diffusormodul zur Verfügung
zu stellen, welches über
seine Luftaustrittsfläche
einen möglichst
gleichmäßigen, weit
verteilten und homogenen Luftaustritt zur Verfügung stellt. Zudem ist es Aufgabe
der Erfindung, die Fließgeschwindigkeit
der über
das Diffusormodul austretenden und dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden
Luft zu verringern. Zudem soll die Erfindung kostengünstig implementierbar
sein und sich durch eine besonders einfache Montage und Fertigung auszeichnen.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mittels einer Luftausströmeinrichtung
gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
1 sowie mit Hilfe einer Belüftungseinrichtung
nach dem Patentanspruch 13 und einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch
14 gelöst.
Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Luftausströmeinrichtung
ist für
eine in den Innenraum eines Kraftfahrzeuges gerichtete Frischluftzufuhr
ausgelegt und weist zumindest einen Strömungskanal auf, der in einem Diffusormodul
mündet.
Das Diffusormodul ist zur Erzeugung eines diffusen Luftstroms ausgebildet.
Das Diffusormodul weist dementsprechend dem Innenraum des Kraftfahrzeugs
zugewandt, eine vergleichsweise große Luftaustrittsfläche auf,
an welcher der durch das Diffusormodul strömende Luftstrom möglichst
diffus, gleichmäßig und
in seiner Geschwindigkeit gedrosselt in den Innenraum des Fahrzeuges
strömen
kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass zur Verzögerung
und/oder zur Verwirbelung einer dem Diffusormodul zugeführten Luftströmung zumindest ein
luftdurchlässiges,
den Strömungswiderstand
erhöhendes
und im durchströmbaren
Strömungsquerschnitt
der Luftausströmeinrichtung
angeordnetes Diffusorelement angeordnet ist. Das Diffusorelement bewirkt
eine gezielte Verwirbelung und Drosselung des der Luftausströmeinrichtung,
dem Strömungskanal
und/oder dem Diffusormodul zugeführten
Luftstromes, sodass sich dieser infolge eines Durchströmens des
Diffusorelementes möglichst
gleichmäßig über die
gesamte, sich in Fließrichtung
weitende Querschnittsfläche
des Diffusormoduls verteilen kann.
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Auf
diese Art und Weise kann das Diffusormodul in seinem gesamten Querschnitt
möglichst
homogen mit durchströmender
Luft beaufschlagt werden. Dadurch dass das Diffusorelement den Strömungswiderstand
der Luftausströmeinrichtung,
ihres Strömungskanals
und/oder ihres Diffusormoduls erhöht, kann die Strömungsgeschwindigkeit
oder zuggeführten
Luft verringert werden. Dies kann ferner mit einer zumindest bereichsweisen
Verwirbelung des zugeführten,
vornehmlich laminaren Luftstroms einhergehen, wobei die Verwirbelung
bezogen auf die Fließrichtung
des Luftstroms zur lateralen Ausdehnung des Luftstromes beitragen
kann.
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Nach
einem ersten vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist vorgesehen,
dass sich das Diffusorelement vollständig über den Strömungsquerschnitt von Diffusormodul
und/oder Strömungskanal
erstreckt. Das Diffusorelement kann dabei im Diffusormodul, aber
auch im Strömungskanal,
der im Diffusormodul mündet,
angeordnet sein. Auch ist denkbar, mehrere zueinander nachgeschaltete
Diffusorelemente vorzusehen, diesen diese im Diffusormodul, im Strömungskanal
und/oder in beiden ineinander mündenden
strömungsluftführenden
Einheiten der Luftausströmeinrichtung
angeordnet sein können.
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Von
Vorteil ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass das Diffusorelement stromaufwärts zu einem in Fließrichtung
sich weitenden Abschnitt von Strömungskanal
und/oder Diffusormodul angeordnet ist. Durch die einem sich lateral
weitenden Abschnitt vorgelagerte Anordnung des Diffusorelementes
kann die zugeführte
Luftströmung
bereits vor Erreichen des sich weitenden Abschnitts eines Strömungskanals
oder eines Diffusormoduls bestimmungsgemäß verwirbeln, sodass der stromabwärts liegende,
sich weitende Bereich des Strömungskanals
und/oder des Diffusormoduls über die
jeweilige gesamte Querschnittsbreite möglichst homogen mit der zugeführten Luftströmung beaufschlagt
werden kann.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, dass das Diffusorelement im Übergangsbereich zwischen Diffusormodul
und Strömungskanal
angeordnet ist. Eine stromabwärts
gerichtete Aufweitung des Strömungsquerschnitts
erfolgt dabei vorzugsweise erst in dem dem Diffusorelement nachgeschalteten
Diffusormodul, während
der stromaufwärts
liegende Strömungskanal
in Fließrichtung
gesehen, vorzugsweise eine weitgehend konstant bleibende Querschnittsfläche aufweist.
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Das
Diffusorelement ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung flexibel deformierbar ausgebildet. Es ist zudem zwischen
den Gehäusen
von Diffusormodul und Strömungskanal klemmend
und/oder adhäsiv
gehalten. Das sich über den
gesamten Strömungsquerschnitt
von Diffusormodul und Strömungskanal
erstreckende Diffusorelement kann dabei gleichermaßen als
Dichtung zwischen Strömungskanal
und Diffusormodul ausgebildet sein.
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Durch
die Anordnung des Diffusorelements im Übergangsbereich bzw. in der
Schnittstelle von Diffusormodul und Strömungskanal kann das Diffusorelement
auch ohne Zuhilfenahme etwaiger hierfür vorzusehender separater Befestigungsmittel
klemmend zwischen Strömungskanal
und Diffusormodul gehalten werden. Dem Diffusorelement kommt insoweit
eine Doppelfunktion zu, in dem es einerseits den Strömungswiderstand
des Diffusormoduls bzw. des Strömungskanals
zur Drosselung der Strömungsgeschwindigkeit
der zugeführten
Luftströmung
verringert und andererseits eine nach außen hin abdichtende Kopplung
von Diffusormodulgehäuse
und Strömungskanalgehäuse zur
Verfügung
stellt.
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Durch
die deformierbare Ausgestaltung des Diffusorelementes kann dieses
nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als
toleranzausgleichende Dichtung zwischen Diffusormodul und Strömungskanal
ausgebildet sein. Dies ist insbesondere insoweit von Vorteil, als
dass das Diffusormodul bei der Endmontage im Kraftfahrzeug an der Armaturentafel
vormontiert ist, während
der Strömungskanal
mit einem Gebläse
oder einem Klimamodul des Kraftfahrzeugs strömungstechnisch in Verbindung
steht. Somit können
der Strömungskanal und
das Diffusormodul beim Einbau eines Armaturenbretts in das Kraftfahrzeug
toleranzausgleichend miteinander verbunden werden.
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Etwaige
Bauteil- oder Einbautoleranzen können
ferner durch das flexibel deformierbare und zwischen Diffusormodul
und Strömungskanal
anzuordnende Diffusorelement in einfacher Art und Weise ausgeglichen
werden.
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Für die Montage
einer Belüftungseinrichtung bzw.
für die
Endmontage der Luftausströmeinrichtung
am Kraftfahrzeug ist es ferner von Vorteil, wenn das Diffusorelement
vor einer Montage von Diffusormodul und Strömungskanal am Diffusormodul
oder am Strömungskanal
befestigt ist. Eine derartige Vormontage des Diffusorelements vereinfacht
die Handhabung des Diffusorelements. Dieses muss folglich bei der
Endmontage der Luftausströmeinrichtung und
beim wechselseitigen Verbinden von Diffusormodul und Strömungskanal
nicht mehr gesondert gehalten oder an Komponenten der Luftausströmeinrichtung
gesondert befestigt werden.
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Dabei
sind ferner auch Varianten denkbar, bei welchen unter Verwendung
mehrerer Diffusorelemente sämtliche
dieser Elemente bereits vorkonfiguriert am Strömungskanal und/oder am Diffusormodul befestigt
sind. Das Diffusorelement kann zum Zwecke einer Vormontage am Diffusormodul
und/oder am Strömungskanal
klebend bzw. adhäsiv,
aber auch unter Verwendung von kraft- und/oder formschlüssigen Verbindungsmitteln
am Diffusormodul und/oder am Strömungskanal
montiert werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Diffusorelement eine poröse Schicht aufweist, bzw. gänzlich von
luftdurchlässigen
Poren durchsetzt ist. Der poröse
Aufbau des Diffusorelements ermöglicht
einen Luftdurchlass, stellt aber zugleich einen erhöhten Strömungswiderstand
zur Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit
des zugeführten
Luftstroms zur Verfügung.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Diffusorelement als Schaumstofflage
ausgebildet. Die Verwendung einer Schaumstofflage oder einer, dem
gesamten Strömungsquerschnitt
von Diffusormodul und/oder Strömungskanal
abdeckenden Schaumstoffschicht erweist sich als vergleichsweise preisgünstig und
führt ferner
zu keiner nennenswerten Erhöhung
des Gesamtgewichtes der Luftausströmeinrichtung. Zudem kann die
Schaumstoffschicht oder Schaumstofflage im Übergangsbereich von Diffusormodul
und Strömungskanal
eine ausreichende Abdichtung zur Verfügung stellen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Diffusorelement zumindest eine Schicht aus einem Gewebe, einem
Gewirke, einem Vlies oder aus einem dergleichen textilen Flächengebilde
aufweist. Flächengebilde,
wie etwa luftdurchlässige
Netze, können
je nach Ausgestaltung eine einer Schaumstofflage vergleichbare drosselnde
Wirkung auf die Luftströmung
ausüben.
Luftdurchlässige
Gewebe, Gewirke oder als Netz oder Vlies ausgebildete Flächengebilde
können ferner
zwischen Diffusormodul und Strömungskanal klemmend
eingespannt werden und somit den Strömungsquerschnitt von Strömungskanal
und/oder Diffusormodul vollständig überdecken.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Diffusorelement in Fließrichtung gesehen, eine Dicke
im Bereich von 5 mm bis 15 mm und vorzugsweise eine Dicke von etwa
10 mm aufweist. Insbesondere bei Verwendung einer Schaumstofflage
als Diffusorelement ist eine derartige Lagen- oder Schichtdicke
zur Erzielung einer erwünschten
Verwirbelung und/oder einer bestimmungsgemäßen Erhöhung des Strömungswiderstandes
der Luftausströmeinrichtung
von Vorteil.
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Durch
die flexible Ausgestaltung des Diffusorelements, zum Beispiel in
Form einer Schaumstofflage, ist es ferner möglich, das Diffusormodul und den
darin mündenden
Strömungskanal
nahezu unmittelbar aneinander angrenzend anzuordnen, wobei die dazwischenliegende
Schaumstofflage entsprechend den Einbaubedingungen im Kraftfahrzeug-Innenraum
gequetscht wird.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, dass das Diffusorelement bei einem Luftdurchsatz von
25 l/s zur Erzeugung eines Druckverlusts oder einer Druckminderung
von 2 bis 8 Pa, vorzugsweise von 4 bis 6 Pa und höchstvorzugsweise
von etwa 5 Pa ausgebildet ist. Die in Fließrichtung gesehene Dicke des
Diffusorelements, die Porendichte als auch die Porengröße können dabei
zur Erzielung einer gewünschten
Drosselung des Luftstromes aufeinander abgestimmt werden.
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Nach
einem weiteren unabhängigen
Aspekt betrifft die Erfindung eine Belüftungseinrichtung für den Innenraum
eines Kraftfahrzeugs, welche eine zuvor beschriebene Luftausströmeinrichtung
aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches
mit einer erfindungsgemäßen Luftausströmeinrichtung
ausgestattet ist.
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Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren dargelegt. Dabei
bilden sämtliche
beschriebenen, als auch in den jeweiligen Figuren dargestellten
Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in jeglicher sinnvollen Kombination
untereinander den Gegenstand der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Luftausströmeinrichtung vom Fahrzeuginnenraum her
gesehen,
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2 eine
weitere perspektivische Darstellung der Luftausströmeinrichtung
gemäß 1 von der
Fahrzeugaußenseite
her gesehen,
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3 eine
isolierte perspektivische Darstellung eines Diffusormoduls,
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4 das
Diffusormodul gemäß 3 mit einem
daran befestigten Diffusorelement,
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5 das
Diffusormodul gemäß 4 im Querschnitt,
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6 eine
simulierte Luftströmung
durch ein Diffusormodul nach dem Stand der Technik und
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7 eine
simulierte Luftströmung
durch ein mit dem erfindungsgemäßen Diffusorelement
versehenen Diffusormodul.
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Die
in den 1 und 2 in unterschiedlichen Perspektiven
dargestellte Luftausströmeinrichtung 10 weist
an ihrer Oberseite ein Diffusormodul 18 auf, welches nach
oben hin und dem Fahrzeuginnenraum zugewandt eine großflächige Luftaustrittsfläche 14 aufweist.
Das Diffusormodul 18 ist dabei strömungstechnisch mit einem Strömungskanal 12 verbunden,
der von zwei nach außen
divergierend verlaufenden Strömungskanälen 32, 34 gespeist
wird.
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Die
beiden in Fließrichtung
voneinander weg laufenden Strömungskanäle 32, 34 werden
von einer Luftzufuhr 30 beaufschlagt. Typischerweise münden die
beiden seitlichen Strömungskanäle 32, 34 in Luftaustrittsdüsen, die
beispielsweise entgegen der Fahrtrichtung zum Innenraum des Fahrzeuges
hin ausgerichtet sind. Die Luftaustrittsfläche 14 des Diffusormoduls 18 ist
vorzugsweise flächenbündig in
eine Armaturentafel des Fahrzeuginnenraumes integriert. Sie kommt
vorzugsweise im vorderen und mittleren Bereich der Armaturentafel
unmittelbar unterhalb und angrenzend an einen unten liegenden Abschnitt
der Windschutzscheibe zu liegen.
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Wie
anhand der Querschnittsdarstellung gemäß 5 zu erkennen
ist, weist das Diffusormodul 18 im Bereich der Luftaustrittsfläche 14 schräg zur Fließrichtung
stehende Lamellen 24 auf, die beispielsweise, wie in 3 angedeutet,
in einer gitterartigen Struktur angeordnet sein können, um
den Luftstrom unmittelbar an der Luftaustrittsfläche 14 zur Homogenisierung
desselben zu verwirbeln und/oder möglichst gleichmäßig zu verteilen.
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Zwischen
dem Strömungskanal 12 und
dem Diffusormodul 18 ist das Diffusorelement 22 angeordnet,
wie dies anhand der Darstellung gemäß der 1, 2, 4 und 5 ersichtlich
ist. Das Diffusorelement 22 ist vorzugsweise als eine den
gesamten Strömungsquerschnitt
von Diffusormodul 18 und Strömungskanal 12 überspannende
Schaumstoffschicht ausgebildet. Die in 3 angedeutete Eintrittsfläche 20,
bzw. der Eintrittsquerschnitt 20 des Diffusormoduls 18 ist
in der Konfiguration gemäß der 4 vollständig vom
Diffusorelement 22 überspannt.
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Dieses
weist eine Porendichte und Porengröße sowie eine Dicke in Fließrichtung
auf, die dazu führt,
dass ein zugeführter
Luftstrom einen erhöhten Strömungswiderstand
am Diffusorelement 22 erfährt und infolgedessen zumindest
bereichsweise verwirbelt und sich somit möglichst gleichmäßig über den gesamten,
sich in Fließrichtung
verbreiternden Strömungsquerschnitt
des Diffusormoduls 18 ausdehnt.
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Anhand
der 4 und 5 ist des Weiteren ein am Diffusormodul 18 vormontiertes,
in Form einer Schaumstofflage ausgebildetes Diffusorelement 22 angeordnet.
In Fließrichtung
gesehen weist das Diffusormodul 18 an das Diffusorelement 22 angrenzend
eine Taillierung, gefolgt von einer Aufweitung seines durchströmbaren Querschnitts
auf. Aufgrund des Anströmverhaltens
und der Ausrichtung des Strömungskanals 12 im Übergangsbereich
zum Diffusormodul 18 würde
der Stromstrom ohne Vorhandensein eines Diffusorelements 22 im
Wesentlichen entlang einer seitlichen Begrenzung des Diffusormoduls 18 strömen, wie
dies beispielhaft anhand der Simulation gemäß 6 verdeutlicht
ist.
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Wenngleich
die dort dargestellte Geometrie eines Diffusormoduls 8 geringfügig von
der in den 1 bis 5 dargestellten
Diffusormodulgeometrie 18 abweicht, verdeutlicht der Vergleich
der 6 und 7 die luftverwirbelnde bzw.
luftverteilende Wirkung eines im unteren, stromaufwärts gelegenen Bereich
des Diffusormoduls 18 angeordneten Diffusorelements 22.
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Der
zugeführte
Luftstrom 19 verteilt sich nach dem Durchströmen des
Diffusorelements 22 weitgehend gleichmäßig über den gesamten stromabwärts gelegenen,
sich erweiternden Querschnitt des Diffusormoduls 18. Die
Breite und Gesamtausdehnung des effektiven Luftaustritts 28 vergrößert sich
letztlich über
die gesamte Luftaustrittsfläche 14 des
Diffusormoduls 18.
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Spätestens
mit dem Durchströmen
der Luftaustrittslamellen 24 steht ein ausreichend homogener
und diffuser Luftstrom 36 zur Verfügung, der eine zugluftfreie
und für
die Fahrzeuginsassen nur bedingt, vorzugsweise kaum wahrnehmbare
Frischluftzufuhr zum Innenraum des Kraftfahrzeuges bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 8
- Diffusormodul
- 9
- Luftstrom
- 10
- Luftausströmeinrichtung
- 12
- Strömungskanal
- 14
- Luftaustrittsfläche
- 18
- Diffusormodul
- 19
- Liftströmung
- 20
- Eintrittsöffnung
- 22
- Diffusorelement
- 24
- Lamelle
- 26
- Effektiver
Luftaustritt
- 28
- Effektiver
Luftaustritt
- 30
- Luftzufuhr
- 32
- Strömungskanal
- 34
- Strömungskanal
- 36
- Diffuserluftstrom
