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Die Erfindung betrifft eine Luftverteilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Luftverteilvorrichtung ist beispielsweise aus der
JP 59059516 A bekannt. Eine solche Luftverteilvorrichtung weist eine Luftausströmöffnung auf, deren Luftausströmrichtung über mehrere Luftleitelemente veränderbar ist, die periodisch schwenkend von einem Elektromotor angetrieben werden. Bei der offenbarten Luftverteilvorrichtung sind die Luftleitelemente als Vertikallamellen des Ausströmers gestaltet, die im direkten Sichtbereich der Fahrzeuginsassen angeordnet sind. Die periodische Schwenkbewegung bewirkt somit ein unruhiges Erscheinungsbild der Luftverteilvorrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit eine Luftverteilvorrichtung zu schaffen, welche trotz eines periodisch schwenkenden Luftstrahls ein ruhigeres Erscheinungsbild der Luftverteilvorrichtung ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch eine Luftverteilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Luftverteilvorrichtung weist mindestens eine Luftausströmöffnung und ein Luftleitelement auf, über welches die Luftausströmrichtung dieser Luftausströmöffnung veränderbar ist. Um die angenehmen Effekte einer unsteten Luftströmung zu erreichen, ist das Luftleitelement über Antriebselemente periodisch schwenkend bewegbar. Das Luftleitelement ist als innenliegendes Bauteil der Luftdüse ausgebildet, so dass es in den Grenzen, die durch die zwangsläufig offenen Ausströmquerschnitte gesetzt sind im Wesentlichen vollständig von Bauteilen der Luftdüse umfangen oder verdeckt ist und nicht aus dem Ausströmquerschnitt der Luftdüse ausragt. Dadurch ist eine unmittelbare optische Wahrnehmung des bewegten Bauteils durch die verdeckte Anordnung vermieden und auf diese Weise trotz zyklischer Bewegungen des Luftleitelements ein ruhiges Erscheinungsbild der Luftverteilvorrichtung ermöglicht. Die durch die zyklischen Bewegungen des Luftleitelements und den derart abgelenkten Luftstrahl bewirkte oszillierende, unstete Belüftung wirkt durch die wiederkehrend unterbrochene Zugbeaufschlagung trotz hoher Luftmengendurchsätze auch auf zugempfindliche Insassen angenehm.
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Eine Ausführungsform der Luftverteilvorrichtung weist vorteilhafterweise ein Luftleitelement auf, das als Störkörper ausgebildet und im freien Strömungsquerschnitt stromauf eines eigentlichen Luftaustritts angeordnet ist. Durch den im Nachlauf des Störkörpers entstehenden Unterdruck wird der austretende Luftstrahl besonders einfach und effektiv abgelenkt, wobei die innen liegende Anordnung des als Störkörper gestalteten Luftleitelements stromauf des Luftaustritts, ein besonders unauffälliges Erscheinungsbild der Luftverteilvorrichtung bewirken kann.
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Um eine Luftverteilvorrichtung mit einem vorteilhafterweise besonders unauffälligen Luftleitelement zur Verfügung zu stellen, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung eine Stauluftklappe als Luftleitelement vorgesehen. Diese kann beispielsweise als einschenklige Klappe gestaltet sein, die stromauf der Luftaustrittsöffnung von einer einen dortigen Strömungsquerschnitt begrenzenden Wand eines Luftkanals wegschwenkbar angeordnet ist. Durch den Unterdruck im Nachlauf der Klappe wird der aus der Luftaustrittsöffnung der Luftverteilvorrichtung tretende Luftstrom in seiner Richtung abgelenkt. Ist die Stauklappe im Nahbereich der Luftaustrittsöffnung angeordnet, kann sie als Luftleitelement die Luft von sich weg ablenken. Die von der Wand des Luftkanals abragende Luftklappe hat ein besonders unauffälliges Erscheinungsbild.
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Um eine voran stehend beschriebene Luftverteilvorrichtung vorteilhaft weiter zu verbessern, ist bei einer besonderen Ausgestaltung eine der Stauklappe im zugehörigen Strömungsquerschnitt im Wesentlichen gegenüberliegende und in Strömungsrichtung versetzt angeordnete Prallwand vorgesehen. Diese Prallwand kann mit dem Unterdruck ihres Nachlaufs die Richtungsbeeinflussung der gegenüberliegenden Stauklappe unterstützen.
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Eine Ausführung der Luftverteilvorrichtung weist ein Luftleitelement auf, das als Strahlrohr ausgebildet ist. Dieses Strahlrohr hat den Vorteil, die Richtung des Luftstrahls besonders effektiv zu verändern, so dass die oszillierenden Bewegungen des Luftleitelements auf ein notwendiges Minimum beschränkt werden können. Dadurch ist das bewegte Luftleitteil besonders unauffällig. Dieses Strahlrohr kann zur Verstärkung der Richtwirkung als Rohr ausgebildet sein, das sich in Strömungsrichtung verjüngt. Dieses Luftleitelement kann auch in zwei Richtungen geschwenkt werden, um einen möglichst weitgreifenden Komforteffekt des schwenkenden Luftstrahls zu erreichen.
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Eine alternative Ausgestaltung einer Luftverteileinrichtung, bei der der Luftstrahl vorteilhafterweise besonders gut in zwei Ebenen abgelenkt werden kann, ist mit einem Luftleitelement versehen, das als Kugeleinsatz gestaltet ist, der kreuzförmig zueinander angeordnete Lamellen aufweist.
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Um vorteilhaft einen besonders stark erlebbaren Effekt der oszillierenden Belüftung zu bewirken, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass bei einer Luftverteilvorrichtung mit mehreren Luftausströmöffnungen mindestens eine der Luftausströmöffnungen mit einem Luftleitelement versehen ist, das mittels Antriebselementen periodisch schwenkend steuerbar ist. Dadurch bewirkt das Luftleitelement einerseits, dass die Luftausströmöffnung in ihrer Ausströmrichtung veränderbar ist und zusätzlich, dass die Luftmengenverteilung zwischen der zugeordneten Luftausströmöffnung und mindestens einer weiteren Luftausströmöffnung veränderbar ist. Der Schwenkbereich des Luftstrahls erscheint für den Insassen somit sehr weit.
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Bei herkömmlichen Luftdüsen besteht insbesondere bei sommerlichen Lastfällen und Ausblasung mit kalter Luft das Problem, dass bei Ausrichtung des Luftstrahls auf den Insassen schnell unangenehme Zugerscheinungen auftreten. Wird andererseits die Luftdüse so eingestellt, dass der Luftstrahl am Insassen vorbeiströmt, ist die Belüftung energetisch ineffizient, da die Kälte nicht dem Insassen direkt zu Gute kommt.
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Bei periodisch veränderlicher Luftaustrittsrichtung wird einerseits ein störender Luftzug vermieden, andererseits wird die Kälteenergie besser ausgenutzt und darüber hinaus entsteht durch die zeitlich veränderliche Luftströmung ein als angenehm empfundener Akzentkomfort, der den in der Natur vorkommenden und oft als angenehm empfundenen Gegebenheiten, wie z. B. Luftböen oder frische Meeresbrise, eher entspricht und zudem vitalisierende Wirkung haben kann.
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Es wird eine Luftdüse zur Belüftung des Fahrzeuginnenraumes mit periodisch veränderlicher Luftausströmung so vorgeschlagen, dass die Ausströmrichtung mindestens zwischen einer direkt auf den Insassen gerichteten, körpernahen Einstellung und mindestens einer an dem Insassen vorbei gerichteten, körperfernen Einstellung variiert. Die periodisch veränderliche Ausströmcharakteristik wird durch bewegliche Stellelemente innerhalb der Luftdüse bewerkstelligt. Die beweglichen Stellelemente können in einer Ebene schwenkbar angeordnet sein, so dass der aus der Luftdüse austretende Luftfreistrahl sich beispielsweise nur seitlich periodisch bewegt. Andererseits kann die Schwenkbewegung beliebig in Raumrichtung erfolgten, so dass der Luftfreistrahl sich periodisch sowohl in seitlicher Richtung als auch in Höhenrichtung bewegt. Die körperferne Einstellung ist beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung und damit mittig zwischen den vorderen Insassen hindurch gerichtet.
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Es können auch Zusatzmaßnahmen für optimale körpernahe Einstellung vorgesehen sein. Um eine optimale körpernahe Einstellung auch bei unterschiedlichen Sitzpositionen der Insassen sicherzustellen, können folgende Zusatzmaßnahmen umgesetzt werden.
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Bei einer automatischen Justierung des Luftleitelements über Elektromotor kann eine eingestellte Sitzposition berücksichtigt werden. Es kann weiterhin eine individuelle Einstellung der Luftaustrittsrichtung durch den Insassen und eine Abspeicherung über eine Programmtaste erfolgen. Zur Einstellung der optimalen Höhenausrichtung des Luftfreistrahles können manuell verstellbare Horizontal-Lamellen vorgesehen sein. Die Einstellung einer optimalen seitlichen Ausrichtung des Luftfreistrahles kann über eine bewegliche Steuerklappe oder vertikale Lamellen vorgenommen werden. Diese Einstellung kann bei elektrisch angetriebener Verstellung beispielsweise durch Mehrfachbetätigung eines Tasters einer Bedieneinrichtung vorgenommen werden.
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Ein Bedienkonzept kann beispielsweise die folgenden drei Grundeinstellungen der Luftdüse, die durch einen oder mehrere Taster eingestellt werden können, beinhalten. In einer ersten Einstellung erfolgt eine körpernahe, stationäre Ausblasung. In einer zweiten Einstellung wird körperfern und stationär ausgeblasen. In einer dritten Einstellung erfolgt ein periodischer Wechsel zwischen erster und zweiter Einstellung mit automatischer Justierung der körpernahen Ausblasung, abhängig von einer eingestellten Sitzposition.
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Die körpernahe Einstellung kann auf eine extreme vordere Sitzposition ausgelegt werden, so dass beim Hin- und Hergehen des aus der Luftdüse austretenden Luftstrahles dieser in einer Zwischenstellung jede andere Sitzposition erreicht. Um zugehörige Stellelemente klein dimensionieren zu können, können in der Düse weitere aerodynamische Maßnahmen, wie die oben bereits beschriebene Prallwand, umgesetzt sein.
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Die Ansteuerung der beweglichen Stellelemente erfolgt elektromotorisch, wobei die Frequenz der periodischen Bewegung abhängig von einem Steuersignal der Klimaautomatik automatisch oder über eine Taste durch den Insassen manuell eingestellt werden kann. Bei der Ansteuerung über die Klimaautomatik kann etwa bei Start mit im Sommer aufgeheiztem Fahrzeuginnenraum eine hohe Frequenz eingestellt werden, die dann während der Fahrt stetig abnimmt, bis die Kabine auf Komfortniveau temperiert ist. Eine niedrige Schwingfrequenz sorgt dann für eine angenehme Akzentklimatisierung.
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Zur Erzielung einer periodisch veränderlichen Ausströmcharakteristik, die möglichst große Bereiche des Fahrzeuginnenraumes abdeckt, kann die Düse mit zusätzlichen Luftaustrittsflächen versehen werden, wobei eine periodisch veränderliche Beaufschlagung aller Luftaustrittsflächen realisiert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung. Dabei zeigen:
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1 Eine Schnittdarstellung durch eine Luftverteilvorrichtung im Bereich einer Luftausströmöffnung mit einer Stauklappe als Luftleitelement,
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2 eine vereinfachte Schnittdarstellung entsprechend 1 mit einem Strahlrohr als Luftleitelement,
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3 eine Frontalansicht eines Kugeleinsatzes mit kreuzförmig angeordneten Lamellen und
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4 eine räumliche Ansicht einer Belüftungsvorrichtung mit mehreren Luftausströmöffnungen.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Luftverteileinrichtung 1 im Nahbereich einer Luftausströmöffnung 7 mit in Einbaulage im Wesentlichen vertikaler Blickrichtung quer zur Strömung. Die Hauptluftströmung ist schematisiert in Form von Pfeilen und ein Strömungspfad schematisiert als Strömungsfaden dargestellt. In dem dargestellten Bereich wird die Luft von dem Gehäuse eines Luftkanals 6 von einer nicht dargestellten Belüftungs- oder Klimatisierungseinrichtung des Fahrzeugs zur Luftausströmöffnung 7 geleitet, wo sie als Luftstrahl in die Fahrzeugkabine austritt. Die Luftausströmöffnung 7 ist mit Lamellen 4 versehen, welche eine Grundausströmrichtung des Luftstrahls vorgeben. In dieser Schnittdarstellung sind ausschließlich Horizontallamellen dargestellt, über die insbesondere die Ausströmrichtung des Luftstrahls in Höhenrichtung veränderbar ist. Es können auch Vertikallamellen zur Einstellung einer Grundausströmrichtung in seitlicher Richtung vorgesehen sein.
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An der Wand des Luftkanals 6 ist stromauf der Luftausströmöffnung 7 und der Lamellen 4 eine Stauklappe 2 angebracht. Die Stauklappe 2 ist als einschenklige Klappe ausgebildet, die mit ihrer Drehachse entlang der Kanalwand quer zur Strömung angeordnet ist. Dadurch ist die Stauklappe 2 für eine die Strömung nicht beeinflussende Neutralstellung an der Wand des Luftkanals 6 anlegbar und damit sie, wie in 1 dargestellt, von der Kanalwand abstehend und die Strömung versperrend in den Luftkanal 6 einragt, von der Wand wegschwenkbar. Während der aus der Luftausströmöffnung 7 austretende Luftstrom bei einer an der Wand des Luftkanals 6 angelegten Stellung der Stauklappe 2 ungehindert in der durch die Luftausströmöffnung 7 vorgegebenen oder, falls vorhanden, von vertikalen Lamellen 4 eingestellte Grundrichtung ausströmt, lenkt die Stauklappe 2 bei quer in die Strömung einragender Stellung den Luftstrahl, wie in 1 vom Pfeil angedeutet in seitlicher Richtung ab.
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Durch die Anordnung als innenliegendes Bauteil ist dabei die Stauklappe 2 von den Rändern der Luftausströmöffnung 7 und den Lamellen 4 verdeckt, so dass die Stauklappe 2 bei hin- und herschwenkender Bewegung ein sehr unauffälliges Erscheinungsbild aufweist.
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Die Stauklappe 2 wird von einem Elektromotor 3 angetrieben, der über Steuergeräte des Fahrzeugs gesteuert wird. Um insbesondere bei stark kühlenden oder auch bei stark heizenden Betriebsfällen der Klimatisierungseinrichtung des Fahrzeugs Zugerscheinungen oder unangenehme Überhitzungswahrnehmungen zu vermeiden, ist es vorgesehen, dass mittels des Elektromotors 3 die Stauklappe 2 zyklisch verstellt wird, so dass der aus der Luftausströmöffnung 7 tretende Luftstrahl zwischen der Grundausströmrichtung und der mittels der Stauklappe 2 seitlich abgelenkten Richtung hin und her schwingt.
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Des Weiteren ist bei der dargestellten Ausführungsform der Luftverteilvorrichtung 1 eine Prallwand 5 vorgesehen, die der Stauklappe 2 im Strömungsquerschnitt des Luftkanals 6 der Stauklappe 2 gegenüberliegend und in Strömungsrichtung zur Stauklappe 2 stromauf versetzt angeordnet ist. Die darüber hinwegstreifende Strömung ist mit einem Strömungsfaden schematisiert dargestellt. Durch den Unterdruck, der sich im Nachlaufgebiet der Prallwand 5 einstellt, wird die durch die ausgestellte Stauklappe 2 bewirkte, seitliche Ablenkung des Luftstrahls unterstützt.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend der 1, wobei zur Verdeutlichung auf eine Darstellung von einigen Bauteilen verzichtet wurde. Die Zeichnung zeigt eine Luftverteilvorrichtung 1 mit einem Strahlrohr 10 als Luftleitteil im Bereich der Luftausströmöffnung 7. Die Darstellung beschränkt sich auf den der Luftausströmöffnung 7 zugeordneten Bereich des Luftkanals 6 und das dort angeordnete Strahlrohr 10. Grundrichtungen der Luftströmung sind schematisiert als Pfeile dargestellt. Das Strahlrohr 10 weist in Strömungsrichtung einen sich verjüngenden Querschnitt auf, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit im Strahlrohr 10 über die Durchlauflänge erhöht. Dadurch bewirkt das Strahlrohr 10 eine besonders starke Strahlbildung und somit eine effektive Ablenkung des Luftstrahls.
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Das Strahlrohr 10 ist schwenkbar im Gehäuse des Luftkanals 6 angeordnet und von hier nicht dargestellten Antriebselementen angetrieben. Durch Verschwenken des Strahlrohrs 10 ist der aus der Luftausströmöffnung 7 der Luftverteilvorrichtung 1 austretende Luftstrom stark ablenkbar.
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3 zeigt in einer Frontalansicht einen Kugeleinsatz 11 mit kreuzförmig angeordneten Lamellen. Dieser wird bei einer Ausführungsform der Luftverteilvorrichtung 1 als Luftleitelement eingebaut. Ähnlich wie bei der Verwendung eines Strahlrohrs 10 als Luftleitelement kann bei Verschwenken des Kugeleinsatzes 11 eine besonders effektive Änderung der Richtung des aus der Luftausströmöffnung 7 strömenden Luftstroms erreicht werden, die auch nicht nur, wie bei der Stauklappe 2 in seitlicher Richtung, sondern auch in Einbaulage in Höhenrichtung erfolgen kann.
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In 4 ist eine Luftverteilvorrichtung 1 mit mehreren Luftausströmöffnungen 7, 8 und 9 dargestellt, wie sie beispielsweise im mittleren Bereich einer Instrumententafel angeordnet sein kann. Die Einbaulage ist dabei so, dass die Mitteldüse 7 im Wesentlichen entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtet ist, die Seitendüse 8 horizontal quer zur Fahrtrichtung und die Ausrichtung der Diffusdüse 9 im Wesentlichen senkrecht nach oben geht. Dabei ist die in Einbaulage entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtete Mitteldüse 7 vorwiegend zur direkten Anströmung des Insassen gedacht, kann aber auch bei Ausströmungsrichtung entlang der Fahrzeuglängsachse Luft zwischen den beiden vorderen Insassen einem Fahrzeugfond zuführen. Die Seitendüse 8 belüftet einen der Fahrzeugmitte abgelegenen seitlichen Bereich der Fahrzeugkabine. Die Diffusdüse 9 erlaubt eine Belüftung eines oberen in Fahrtrichtung gesehen vorderen Bereiches der Kabine ohne Auftreten von Zugerscheinungen.
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In dieser Ausführungsform der Luftverteilvorrichtung 1 ist entsprechend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Stauklappe 2 als Luftleitteil vorgesehen. Anordnung und Funktion entsprechen auch der obigen Beschreibung. Die Stauklappe 2 ist als einschenklige Luftklappe vorgesehen, die mit ihrer Drehachse an einer Kanalwand anliegt und so von der Kanalwand weg geschwenkt werden kann. Dabei ist die Stauklappe 2 an einer der Seitendüse 8 gegenüberliegenden Kanalwand angeordnet und verändert durch wechselndes Anlegen an und Abstehen von der Kanalwand die Richtung des aus dem Luftausströmöffnung 7 der Mitteldüse austretenden Luftstahls.
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Zusätzlich wird bei der Schwenkbewegung der Stauklappe 2 die Luftmengenverteilung zwischen Mitteldüse 7 und Seitendüse 8 verändert. Dadurch verbreitert sich in der Wahrnehmung des Insassen die Schwenkbewegung des aus der Luftausströmöffnung 7 tretenden Luftstrahls.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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