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Die Erfindung betrifft eine Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung für eine Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage mit einer Luftverteilungskammer, in welche ein Kaltluftkanal mit einer Kaltluftöffnung und ein Warmluftkanal mit einer Warmluftöffnung münden, sowie eine Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage mit einer derartigen Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlagen bekannt, bei denen Kaltluft und Warmluft in einer ersten Mischvorrichtung gemischt werden und die Mischluft in einer nachgeschalteten Verteilungsvorrichtung auf verschiedene Auslasskanäle zu Ausströmern an verschiedenen Stellen im Fahrzeug verteilt wird.
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Beispielsweise ist aus der
FR 0 959 794 eine Luftmischvorrichtung bekannt, bei welcher Kalt- und Warmluft durch getrennte Kanäle strömt, welche kammartig ineinander greifen. In einer stromabwärts der Kanäle vorgesehenen gemeinsamen Mischkammer können sich die verschiedenen Luftströme mischen. Eine Luftverteilungsvorrichtung muss wiederum stromabwärts der Mischkammer angeordnet werden.
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Die
DE 198 81 087 T1 sieht eine Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung mit einer Luftverteilungskammer mit einem Mischbereich vor, wobei Kalt- und Warmluft jeweils in verschiedenen Richtungen in den Mischbereich strömen, und im Strömungskanal der Warmluft Düsen ausgebildet sind, welche die Strömungsgeschwindigkeit erhöhen und auf diese Weise eine gute Mischung ermöglichen. Der Warmluftströmungskanal benötigt zur entsprechenden Umlenkung der Warmluft und für die Ausbildung der Düsen zusätzlichen Bauraum.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung sowie eine Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage, die geringen Bauraum benötigt, zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung für eine Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage gelöst, mit einer Luftverteilungskammer, in welche ein Kaltluftkanal mit einer Kaltluftöffnung und ein Warmluftkanal mit einer Warmluftöffnung münden. Die Warmluftöffnung ist durch den Auslass eines Wärmetauschers gebildet, Kaltluftöffnung und Warmluftöffnung liegen nebeneinander in derselben Ebene, und die durch die Kaltluftöffnung strömende Kaltluft und durch die Warmluftöffnung strömende Warmluft strömen im Wesentlichen in der gleichen Hauptströmungsrichtung in die Luftverteilungskammer ein. Die Luftverteilungskammer weist einen Mischluftausgang für die Windschutzscheibe und einen Mischluftausgang für einen Frontausströmer auf, wobei die Mischluftausgänge voneinander beabstandet sind. Ein erstes Luftumlenkungselement ist innerhalb der Luftverteilungskammer vorgesehen, welches die Warmluftströmung in Richtung zur Kaltluftöffnung umlenkt, sowie ein zweites Luftumlenkungselement innerhalb der Luftverteilungskammer, welches die Kaltluftströmung in Richtung zur Warmluftöffnung umlenkt.
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Durch die Luftumlenkungselemente werden die in die Luftverteilungskammer einströmende Kaltluft und Warmluft auf kleinem Bauraum sowohl gut gemischt als auch auf die verschiedenen Mischluftausgänge verteilt. Es werden auch keine Luftumlenkungselemente außerhalb der Luftverteilungskammer benötigt. Durch die Umlenkung beider Luftströme kann die Luftverteilungskammer kompakt ausgebildet werden. Da die Warmluftöffnung direkt durch den Auslass eines Wärmetauschers gebildet wird und Kaltluftöffnung und Warmluftöffnung nebeneinander und in derselben Ebene liegen, werden keine zwischengeschalteten Luftkanäle für Kaltluft und/oder Warmluft vor dem Eintritt in die Luftverteilungskammer benötigt. Dies ermöglicht eine kompakte Ausbildung der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung und somit der Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage.
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Beispielsweise hat die Luftverteilungskammer zwei entgegengesetzte seitliche Mischluftausgänge für Seitenausströmer, und das erste Luftumlenkungselement ist in seitlicher Richtung durchgehend, das heißt ohne Spalte. Auf diese Weise wird eine im Wesentlichen homogene Umlenkung der Warmluftströmung ermöglicht.
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Das zweite Luftumlenkungselement kann mehrere seitlich voneinander beabstandete Luftlenkkanäle für Kaltluft haben, vorzugsweise wobei die Luftlenkkanäle im Querschnitt V- oder U-förmig sind, insbesondere wobei die Luftlenkkanäle Kaltluft über das erste Luftlenkelement hinweg zu einem Mischluftausgang lenkt. Auf diese Weise wird einerseits eine vorteilhafte Verteilung der Kaltluft zu verschiedenen Mischluftausgängen ermöglicht, während andererseits Warmluft zwischen den beabstandeten Luftlenkkanälen hindurchströmen kann und somit eine Mischung von Kaltluft und Warmluft in diesem Bereich ermöglicht wird.
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Beispielsweise weist die Gesamtbreite aller Luftlenkkanäle des zweiten Luftumlenkungselements zur Breite der Luftverteilungskammer ein Verhältnis zwischen 0,1 und 0,8 und vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 auf, was sich während intensiver Forschungsarbeit als optimaler Kompromiss zwischen der durch die luftabführenden Luftlenkkanäle, Luftmenge und dem Platz zur direkten Luftvermischung zwischen den Kanälen ergab.
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Eine optimale Anpassung an eine Luftverteilungskammer mit geringem Volumen kann erreicht werden, indem das erste Luftumlenkungselement zum zweiten Luftumlenkungselement hin gebogen verläuft und die Luftlenkkanäle gebogen zum ersten Luftumlenkungselement hin verlaufen.
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Eine verbesserte Verteilung der Kaltluft auf verschiedene Mischluftausgänge kann erreicht werden, indem die Luftlenkkanäle des zweiten Luftumlenkungselements einen ersten Teilkanal und einen zweiten Teilkanal aufweisen, die zum Mischluftausgang für den Frontausströmer bzw. zum Mischluftausgang für die Windschutzscheibe führen.
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Es ist möglich, dass eine in die Luftverteilungskammer mündende Kaltluftbypassöffnung vorgesehen ist, welche auf der der Kaltluftöffnung abgewandten Seite der Warmluftöffnung neben der Warmluftöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine verbesserte Luftmischung erreicht werden, insbesondere wenn eine im Vergleich zur Kaltluftöffnung relativ große Warmluftöffnung vorgesehen ist und einer der Mischluftausgänge auf der relativ zur Kaltluftöffnung anderen Seite der Warmluftöffnung angeordnet ist und einen großen Abstand zur Kaltluftöffnung hat.
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Ein Bypassumlenkungselement, vorzugsweise einstückig am ersten Luftumlenkungselement, kann vorgesehen sein, welches eine Bypasskaltluftströmung durch die Kaltluftbypassöffnung zu zumindest einem Mischluftausgang führt, insbesondere wobei das Bypassumlenkungselement die Bypasskaltluftströmung in Richtung zum Mischluftausgang für die Windschutzscheibe und für Seitenausströmer teilt. Das Bypassumlenkungselement ermöglicht somit eine verbesserte Verteilung der Bypasskaltluftströmung. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung der Luftverteilung und -mischung für individuelle Mischluftausgänge.
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An einer Stirnwand der Luftverteilungskammer können zumindest ein Paar von Mischluftausgängen für Frontausströmer vorgesehen sein.
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Vorzugsweise weist die Luftverteilungskammer eine Mittelwand auf, welche sich in Hauptströmungsrichtung und im Wesentlichen mittig zwischen Seitenwänden erstreckt und die Luftverteilungskammer in zwei Hälften aufteilt, die jeweils einer Fahrzeugseite zugeordnet sind. Auf diese Weise wird die seitenweise Luftmischung und -verteilung beispielsweise auf Seitenausströmer, insbesondere bei unterschiedlichem Öffnungsgrad, verbessert.
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Beispielsweise sind an gegenüberliegenden Seitenwänden der Luftverteilungskammer Mischluftausgänge für Seitenausströmer vorgesehen.
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Es können ferner erste Kaltluftsperrelemente vorgesehen sein, welche im Bereich der Seitenwände angeordnet sind und Prallplatten für die Kaltluftströmung zu den Mischluftausgängen für Seitenausströmer bilden. Auf diese Weise lässt sich die Luftmischung und -verteilung für die Mischluftausgänge für Seitenausströmer optimieren.
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Ferner können zweite Kaltluftsperrelemente vorgesehen sein, welche im Bereich der Kaltluftöffnung liegen und den Strömungsquerschnitt abschnittsweise verschließen, wobei die zweiten Kaltluftsperrelemente in seitlicher Richtung der Vorrichtung in der Mitte der Luftverteilungskammer angeordnet und vorzugsweise so ausgebildet sind, dass der Strömungsquerschnitt zu den seitlichen Enden zunimmt. Durch die zweiten Kaltluftsperrelemente wird die Kaltluftströmung im Bereich der Mitte der Luftverteilungskammer vermindert und somit die Kaltluftströmung im Bereich der seitlichen Enden relativ erhöht.
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Bei einer besonders kompakten Ausführung soll die maximale Höhe der Luftverteilungskammer kleiner sein als die Wurzel der Fläche der Warmluftöffnung, vorzugsweise kleiner als 0,6 mal die Wurzel der Fläche der Warmluftöffnung, was die Kompaktheit verbessert.
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Das erste Luftumlenkungselement kann eine Überströmöffnung für Warmluft bilden, durch welche die Warmluftströmung in der Luftverteilungskammer strömt, wobei das Flächenverhältnis des effektiven Querschnitts der Überströmöffnung zur Fläche des Auslasses des Wärmetauschers zwischen 0,9 und 0,3, vorzugsweise zwischen 0,65 und 0,45 beträgt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage gelöst, mit einer oben beschriebenen Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung, wobei ein Kaltluftkanal mit einer Kaltluftklappe und ein Warmluftkanal mit einem Wärmetauscher und einer stromaufwärts des Wärmetauschers angeordneten Warmluftklappe vorgesehen sind.
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Auf diese Weise wird eine kompakte Bauweise der Fahrzeugheizungs- oder -klimaanlage geschaffen. Die Luftströme durch den Kaltluftkanal und den Warmluftkanal werden durch die Kaltluftklappe bzw. die Warmluftklappe gesteuert. Kaltluftklappe und Warmluftklappe können als zwei separate Klappen ausgebildet sein oder unter anderem auch als eine gemeinsame Klappe.
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Vorzugsweise ist ein Kaltluftbypasskanal vorgesehen, welcher den Warmluftkanal stromabwärts der Warmluftklappe unter Umgehung des Wärmetauschers mit der Luftverteilungskammer verbindet und eine Bypassklappe aufweist. Dies ermöglicht eine Steuerung der Bypasskaltluftströmung durch die Kaltluftbypassöffnung.
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Es ist möglich, dass die Bypassklappe in Abhängigkeit des Öffnungsgrads der Kaltluftklappe und/oder der Warmluftklappe angesteuert wird, insbesondere über eine mechanische Koppelung der Klappen.
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Vorzugsweise bildet eines der Luftumlenkungselemente oder ein weiteres Luftumlenkungselement der Luftverteilerkammer eine Aufnahme des Wärmetauschers und stabilisiert das Gehäuse der Anlage. Auf diese Weise können die Luftmischungs- und -verteilungsfunktionen und strukturelle Funktionen in einem Bauteil oder einer Baugruppe kombiniert werden, wodurch die Anzahl der verschiedenen Bauteile verringert wird und somit eine einfache und kompakte Bauweise der Anlage ermöglicht wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugklimaanlage entlang der Schnittebene I-I in 2;
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2 eine Draufsicht auf die Fahrzeugklimaanlage gemäß 1;
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3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung der Fahrzeugklimaanlage entlang der Schnittebene III-III in 1;
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4 eine Detailansicht der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung entlang der Schnittebene IV-IV in 3;
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5 eine Detailansicht der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung entlang der Schnittebene V-V in 3;
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6 eine Detailansicht der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung entlang der Schnittebene VI-VI in 3;
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7 eine Detailansicht der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung entlang der Schnittebene VII-VII in 3;
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8 eine perspektivische Ansicht der Luftumlenkungselemente der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung gemäß 3 von unten;
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9 eine weitere perspektivische Ansicht der Luftumlenkungselemente gemäß 8 von oben;
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10 eine Explosionsansicht dreier Baugruppen, welche die Luftumlenkungselemente gemäß 8 bilden; und
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11 eine perspektivische Schnittansicht der Fahrzeugklimaanlage gemäß 1.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Fahrzeugklimaanlage 10, welche in den 1 und 2 dargestellt ist, beschrieben. Es ist auch möglich, dass die Anlage ohne Verdampfer zur Kühlung der Luft als reine Fahrzeugheizungsanlage ausgebildet ist. In diesem Fall entspricht die Temperatur einer Kaltluft der Temperatur einer angesaugten Luft.
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Über eine Luftansaugvorrichtung 12 (siehe 2) wird Luft aus der Umgebung des Fahrzeugs oder im Umluftbetrieb aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt und vorzugsweise gefiltert. Die angesaugte Luft durchströmt einen Verdampfer 14 (siehe 1), welcher ein Abkühlen der angesaugten Luft ermöglicht.
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Stromabwärts des Verdampfers 14 (siehe 1) ist ein Kaltluftkanal 16 mit einer Kaltluftklappe 18 und ein Warmluftkanal 20 mit einem Wärmetauscher 22 und einer stromaufwärts des Wärmetauschers 22 angeordneten Warmluftklappe 24 vorgesehen. Der Wärmetauscher 22 ermöglicht ein Erwärmen der durch den Warmluftkanal 20 strömenden Luft.
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Der Kaltluftkanal 16 und der Warmluftkanal 20 münden mit einer Kaltluftöffnung 26 bzw. einer Warmluftöffnung 28 in eine Luftverteilungskammer 30 einer Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung 32 der Fahrzeugklimaanlage 10. Die Warmluftöffnung 28 ist durch den Auslass des Wärmetauschers 22 gebildet und definiert eine Ebene 34. Die Kaltluftöffnung 26 liegt neben der Warmluftöffnung 28 in derselben Ebene 34. Warmluft und Kaltluft strömen aufgrund dieser Anordnung im Wesentlichen in paralleler Richtung nebeneinander in die Luftverteilungskammer 30 der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung 32. Die Kaltluftströmung ist in 1 durch einen durchgezogenen Pfeil und die Warmluftströmung durch einen gestrichelten Pfeil gezeigt.
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Ein Kaltluftbypasskanal 36 ist vorgesehen, welcher den Warmluftkanal 20 stromabwärts der Warmluftklappe 24 unter Umgehung des Wärmetauschers 22 mit der Luftverteilungskammer 30 über eine Kaltluftbypassöffnung 38 verbindet. Die Kaltluftbypassöffnung 38 ist auf der der Kaltluftöffnung 26 abgewandten Seite der Warmluftöffnung 28 neben der Warmluftöffnung 28 angeordnet und liegt in der Ebene 34 der Warmluftöffnung 28.
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Die Öffnungsquerschnitte der Kaltluftöffnung 26, Warmluftöffnung 28 und der Kaltluftbypassöffnung 38 sind in 1 durch Doppelpfeile dargestellt.
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An der Kaltluftbypassöffnung 38 ist eine Bypassklappe 40 angeordnet, die eine Steuerung einer Bypasskaltluftströmung durch. die Kaltluftbypassöffnung 38 ermöglicht. Die Bypassklappe 40 wird im Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit des Öffnungsgrads der Kaltluftklappe 18 und der Warmluftklappe 24 durch eine mechanische Koppelung der Klappen angesteuert. Die Bypasskaltluftströmung ist in 1 durch einen punktierten Pfeil dargestellt.
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Die Luftverteilungskammer 30 weist eine Mehrzahl von Mischluftausgängen 42, 44, 46, 48 auf. Im Bereich der oberen Stirnseite der Luftverteilungskammer 30 sind ein oder mehrere Mischluftausgänge 42 für die Windschutzscheibe sowie an der Vorderseite ein oder mehrere Mischluftausgänge 44 für einen Frontausströmer vorgesehen. Die Ausgänge 42, 44 liegen also an entgegengesetzten oberen Enden der Kammer 30. An den seitlichen Wänden der Luftverteilungskammer 30 sind jeweils zwei Mischluftausgänge 46, 48 für Seitenausströmer vorgesehen (vgl. 2). Die Seitenausströmer sind jeweils einer Fahrzeugseite zugeordnet, wobei die Mischluftausgänge 46 Seitenausströmern im Bereich der Fahrzeugtüren und die Mischluftausgänge 48 Seitenausströmern im Fußraum zugeordnet sind. Der Mischluftausgang 46 ist in 1 durch andere Bauteile verdeckt und ist durch eine punktierte Linie dargestellt.
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Den Mischluftausgängen 42, 44, 46, 48 ist jeweils eine eigene Mischluftklappe 50 zugeordnet, welche eine Steuerung des Öffnungsquerschnitts des jeweiligen Mischluftausgangs 42, 44, 46, 48 ermöglicht. Es ist natürlich auch denkbar, dass die Mischluftausgänge 42, 44, 46, 48 auf andere Art und Weise angeordnet sind oder auch eine andere Anzahl von Mischluftausgängen 42, 44, 46, 48 vorgesehen ist. Beispielsweise können jeweils zwei Mischluftausgänge 42, 44 für die Windschutzscheibe bzw. den Frontausströmer vorgesehen sein, die jeweils einer Seite der Luftverteilungskammer 30 zugeordnet sind.
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Die Luftverteilungskammer 30 ist sehr kompakt ausgebildet, wobei die maximale Höhe der Luftverteilungskammer 30 kleiner ist als die Wurzel der Fläche der Warmluftöffnung 28.
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Im Inneren der Luftverteilungskammer 30 ist eine Mehrzahl von Luftumlenkungselementen und Luftsperrelementen vorgesehen, welche die in die Luftverteilungskammer 30 einströmende Kaltluft und Warmluft perfekt mischen und auf die verschiedenen Mischluftausgänge 42, 44, 46, 48 verteilen. Die Luftumlenkungselemente und Luftsperrelemente werden im Folgenden anhand der 3 bis 10 beschrieben.
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3 zeigt eine Detailansicht des umrahmten Ausschnitts A in 2 der Luftmischungs- und -verteilungsvorrichtung 32 mit geöffneter Luftverteilungskammer 30 entlang der Schnittebene III-III von 1. In den Zeichnungen ist jeweils eine Stellung der Klappen 18, 24, 40 gezeigt, in der die Kaltluftklappe 18 vollständig geöffnet ist und die Warmluftklappe 24 sowie die Bypassklappe 40 geschlossen sind. Der Einfachheit halber wird jedoch auch die Funktionsweise bei entsprechend geöffneter Warmluft- und Bypassklappe 24, 40 anhand derselben Zeichnungen erläutert und durch entsprechende Strömungspfeile dargestellt.
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Ein erstes Luftumlenkungselement 52 (siehe 3 bis 6 und 8 bis 11) ist vorgesehen, welches die aus der Warmluftöffnung 28 strömende Warmluftströmung in Richtung zur Kaltluftöffnung 26 umlenkt. Das erste Luftumlenkungselement 52 erstreckt sich annähernd über die gesamte Breite B der Luftverteilungskammer 30 und ist in dieser Richtung vorzugsweise kontinuierlich, ohne Durchbrechung ausgebildet. Lediglich im Bereich der Seitenwände mit den Mischluftausgängen 46, 48 für Seitenausströmer wird die Warmluftöffnung 28 durch das erste Luftumlenkungselement 52 freigegeben, sodass Warmluft insbesondere direkt zu den Mischluftausgängen 46, 48 für Seitenausströmer strömen kann (vgl. 7).
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Das erste Luftumlenkungselement 52 weist eine Mehrzahl von Rippen 54 (siehe 8) auf, die sich in Richtung zur Kaltluftöffnung 26 erstrecken und eine homogene Umlenkung der Warmluftströmung über die gesamte Breite des ersten Luftumlenkungselements 52 ermöglichen. In Seitenansicht erstreckt sich das Element 32 leicht bogenförmig in Richtung zur Kaltluftöffnung 26. Eine direkte Strömung der Warmluft zum Ausgang 42 ist im Bereich des Elements 52 nicht möglich und wird durch das Element 52 verhindert.
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Ein zweites Luftumlenkungselement 56 ist vorgesehen, welches die Kaltluftströmung in Richtung der Warmluftöffnung 28 umlenkt (siehe 3 bis 6 und 8 bis 11). Das zweite Luftumlenkungselement 56 weist mehrere seitlich voneinander beabstandete, fingerartig abstehende Luftlenkkanäle 58 für Kaltluft mit einer Breite K auf. Die Warmluftströmung kann insbesondere zwischen den beabstandeten, voneinander beabstandeten Luftlenkkanälen durchströmen. Die Gesamtbreite aller Luftlenkkanäle 58 des zweiten Luftumlenkungselements 56 weist zur Breite B der Luftverteilungskammer 30 ein Verhältnis zwischen 0,2 und 0,5 auf.
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4 zeigt einen Schnitt durch einen der Luftlenkkanäle 58 des zweiten Luftumlenkungselements 56. Der Luftlenkkanal 58 weist einen ersten Teilkanal 60 zum Mischluftausgang 44 für den Frontausströmer und einen zweiten Teilkanal 62 zum Mischluftausgang 42 für die Windschutzscheibe auf. Die Kaltluftströmung durch die Kaltluftöffnung 26 und die beiden Teilkanäle 60, 62 des Luftlenkkanals 58 sind durch die Pfeile mit durchgezogenen Linien dargestellt.
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Der zweite Teilkanal 62 lenkt Kaltluft über das erste Luftumlenkungselement 52 hinweg zum Mischluftausgang 42 der Windschutzscheibe. An den jeweiligen Enden der beiden Teilkanäle 60, 62 des Luftlenkkanals 58 für Kaltluft wird die Kaltluft mit der zwischen den beabstandeten Luftlenkkanälen 58 hochströmenden Warmluft vermischt.
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Die Luftlenkkanäle 58, insbesondere im Bereich des zweiten Teilkanals 62, sind im Querschnitt U-förmig ausgebildet, mit einem Boden 64 und zwei Seitenwänden 66 (siehe 8 und 9), welche die Kaltluftströmung lenken und ein Eindringen der Warmluftströmung in den Luftlenkkanal 58 verhindern. Die Seitenwände 66 der Luftlenkkanäle 58 erstrecken sich bis zur oberen Wand der Luftverteilungskammer 30.
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Die Warmluftströmung zwischen den Luftlenkkanälen 58 ist in 4 durch die gestrichelten Pfeile gekennzeichnet und wird im Folgenden anhand von 5 näher erläutert.
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5 zeigt einen Schnitt durch die Luftverteilungskammer 30 zwischen zwei voneinander beabstandeten Luftlenkkanälen 58 für Kaltluft.
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Durch den Wärmetauscher 22 strömende Warmluft, in 5 durch die durchgezogenen Pfeile dargestellt, wird durch das erste Luftumlenkungselement 52 in Richtung zur Kaltluftöffnung 26 umgelenkt. Das erste Luftumlenkungselement 52, welches in Bezug auf 5 nach rechts frei endet, definiert in diesem Bereich eine Überströmöffnung 68 für Warmluft, durch welche die Warmluftströmung tiefer in die Luftverteilungskammer 30 strömt, wobei das Flächenverhältnis des effektiven Querschnitts der Überströmöffnung 68 zur Fläche des Auslasses des Wärmetauschers 22 zwischen 0,65 und 0,45 beträgt.
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Die Warmluft strömt zwischen den Luftlenkkanälen 58 des zweiten Luftumlenkungselements 56 hindurch zu den Mischluftausgängen 42, 44, 46, 48.
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Im Bereich der Kaltluftöffnung 26 sind Kaltluftsperrelemente 70 vorgesehen, welche die Kaltluftöffnung 26 im Bereich zwischen benachbarten Luftlenkkanälen 58 verschließen und in diesem Bereich ein Einströmen von Kaltluft in die Luftverteilungskammer 30 verhindern.
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Die Bypasskaltluftströmung ist in 5 durch die gestrichelten Pfeile dargestellt. Kaltluft strömt dabei im Warmluftkanal 20 am Wärmetauscher 22 vorbei durch den Kaltluftbypasskanal 36 zur Kaltluftbypassöffnung 38 und der Bypassklappe 40. Stromabwärts der Kaltluftbypassöffnung 38 ist ein Bypassumlenkungselement 72 vorgesehen, welches die Bypasskaltluftströmung einerseits zum Mischluftausgang 42 der Windschutzscheibe und andererseits zum Mischluftausgang 48 des Seitenausströmers für den Fußraum führt.
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6 zeigt eine Schnittansicht durch die Luftverteilungskammer 30 zwischen einem Luftlenkkanal 58 des zweiten Luftumlenkungselements 56 und der Seitenwand der Luftverteilungskammer 30. Das erste Luftumlenkungselement 52 ist analog zu den vorhergehenden Figuren ausgebildet und lenkt den Warmluftstrom in Richtung der Kaltluftöffnung 26. Die Kaltluftöffnung 26 ist freigegeben und ermöglicht einen Kaltluftstrom in die Lüftverteilungskammer 30, in der sich der Kaltluftstrom mit dem umgelenkten Warmluftstrom vermischt (beide mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt). Die Luftströme kreuzen sich.
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Im Bereich des Mischluftausgangs 46 des Seitenausströmers ist ein Kaltluftsperrelement 74 (siehe auch 8) vorgesehen, welches eine Prallplatte für die Kaltluftströmung zum Mischluftausgang 46 für Seitenausströmer bildet. Auf diese Weise wird der Anteil von Kaltluft, welcher zum Mischluftausgang 46 für Seitenausströmer gelangt, reduziert. In der gezeigten Ausführungsform ist das Kaltluftsperrelement 74 nur für den Mischluftausgang 46 des Seitenausströmers für die Türen zugeordnet, da dieser räumlich nah an der Kaltluftöffnung 26 angeordnet ist.
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Der Mischluftausgang 48 für den Seitenausströmer des Fußraums ist von der Kaltluftöffnung 26 entfernt angeordnet. Um einen ausreichenden Kaltluftanteil am Mischluftausgang 48 des Seitenausströmers für den Fußraum zu gewährleisten; wird die Bypasskaltluftströmung (gestrichelter Pfeil) durch das Bypassumlenkungselement 72 zum Mischluftausgang 48 geleitet.
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7 zeigt eine Schnittansicht im Bereich der Seitenwand der Luftverteilungskammer 30. In diesem Bereich sind keine Luftumlenkungselemente oder Kaltluftsperrelemente vorgesehen. Kaltluftströmung und Warmluftströmung sind jeweils durch durchgezogene Pfeile dargestellt.
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Die Luftumlenkungselemente und Kaltluftsperrelemente der Luftverteilungskammer 30 sind in den 8, 9 und 10 detailliert dargestellt, wobei 8 eine perspektivische Ansicht von unten, aus Blickrichtung der Warmluftöffnung 28, 9 eine perspektivische Ansicht aus Blickrichtung von oben und 10 eine Explosionsansicht jeweils in sich integraler Baugruppen zeigt, welche gemeinsam die Luftumlenkungselemente und Kaltluftsperrelemente bilden.
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Eine Mittelwand 76 ist vorgesehen, welche die Luftverteilungskammer 30 in zwei Hälften aufteilt. In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Hälften spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet.
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Die Mittelwand 76 stellt eine gleichmäßige Verteilung und Mischung der Luft auf beiden Hälften der Luftverteilungskammer 30 sicher, insbesondere wenn die Seitenausströmer auf unterschiedlichen Fahrzeugseiten unterschiedlich geöffnet sind und verschiedene Flussraten aufweisen.
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Es sind drei Baugruppen 78, 80, 82 vorgesehen, welche jeweils einteilig ausgebildet sind und aus Kunststoff gefertigt sind.
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Die erste Baugruppe 78 bildet das erste Luftumlenkungselement 52, das Bypassumlenkungselement 72 sowie einen Abschnitt der Mittelwand 76. Das Bypassumlenkungselement 72 weist einen zentralen, fächerförmigen Abschnitt 84 auf, welcher die Bypasskaltluftströmung zum Mischluftausgang 42 der Windschutzscheibe leitet. Ferner sind zwei seitliche Abschnitte 86 vorgesehen, die dreiecksförmig ausgebildet sind und eine zur Seitenwand der Luftverteilungskammer 30 gerichtete Öffnung aufweisen und den Bypasskaltluftstrom zum Mischluftausgang 48 des Seitenausströmers führen.
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Die zweite Baugruppe 80 bildet das zweite Luftumlenkungselement 56, die Kaltluftsperrelemente 74, welche dem Mischluftausgang 46 des Seitenauslassströmers zugeordnet sind, und sowie abschnittsweise Kaltluftsperrelemente 70, welche die Kaltluftöffnung 26 teilweise verschließen.
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Das erste Luftumlenkungselement 52 verläuft zum zweiten Luftumlenkungselement 56 gebogen und die Luftlenkkanäle 58 des zweiten Luftumlenkungselements 56 verlaufen zum ersten Luftumlenkungselement 52 hin gebogen.
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Die Luftlenkkanäle 58 berühren das erste Luftumlenkungselement 52 und bilden somit eine Verbindung zwischen der ersten Baugruppe 78 und der zweiten Baugruppe 80. In der gezeigten Ausführungsform sind die Luftlenkkanäle 58 am ersten Luftumlenkungselement 52 befestigt, wodurch die Stabilität erhöht wird.
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Durch die über der Warmluftöffnung liegenden, aufeinander zulaufenden Luftumlenkungselemente 52, 56 ergibt sich eine Art Kammer innerhalb der Luftverteilungskammer 30, die überwiegend Warmluft beinhaltet. Diese Kammer hat im Bereich des gitterförmigen Luftumlenkungselements 56 mehrere längliche Auslässe in den Rest der Luftverteilungskammer 30.
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Eine dritte Baugruppe 82 bildet einen weiteren Abschnitt der Mittelwand 76 sowie abschnittsweise Kaltluftsperrelemente 70, welche die Kaltluftöffnung 26 teilweise verschließen. Die Kaltluftsperrelemente 70 sind zu den Seitenwänden der Luftverteilungskammer 30 hin verjüngt. Auf diese Weise wird die Kaltluftströmung in Richtung der Seitenwände verstärkt.
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Die dritte Baugruppe 82 bildet ferner eine Aufnahme 88 des Wärmetauschers 22, welche sich über die gesamte Breite der Luftverteilungskammer 30 erstreckt. Auf diese Weise wird das Gehäuse der Fahrzeugklimaanlage 10 durch die dritte Baugruppe 82 stabilisiert, und eine exakte Positionierung der Baugruppen 78, 80, 82 gegenüber dem Wärmetauscher 22 und dem Gehäuse der Fahrzeugklimaanlage 10 wird ermöglicht.
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Die Baugruppen 78, 80, 82 der Luftumlenkungselemente und Kaltluftsperrelemente erfüllen auf diese Weise einerseits die Funktion der Luftmischung und -verteilung und andererseits eine strukturelle Funktion zur Stabilisierung des Gehäuses der Fahrzeugklimaanlage 10 und der Positionierung und Befestigung des Wärmetauschers 22.
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Die Ausbildung der verschiedenen Luftumlenkungselemente und Kaltluftsperrelemente sowie die Geometrie und Anordnung der Luftverteilungskammer 30 kann gegenüber dem Ausführungsbeispiel verändert werden, insbesondere um die Luftmischung und -verteilung an gewünschte Erfordernisse oder um die Fahrzeugklimaanlage an vorgegebene Bauraumverhältnisse anzupassen.
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11 zeigt eine perspektivische Schnittansicht der Fahrzeugklimaanlage 10, mit den oben beschriebenen Bauteilen, wobei die geraden Pfeile die Strömungsrichtung der Kalt- oder Warmluft anzeigen und die gebogenen Pfeile die Bereiche der Luftmischung anzeigen.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Fahrzeugklimaanlage 10 beschrieben. Bei einem reinem Kaltluftbetrieb der Fahrzeugklimaanlage 10 sind die Warmluftklappe 24 und die Bypassklappe 40 vollständig geschlossen und die Kaltluftklappe 18 vollständig geöffnet, und die durch die Kaltluftöffnung 26 strömende Kaltluft wird durch das zweite Luftumlenkungselement 56 auf die Mischluftausgänge 42, 44, 46, 48 verteilt.
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Bei reinem Warmluftbetrieb sind die Kaltluftklappe 18 und die Bypassklappe 40 vollständig geschlossen und die Warmluftklappe 24 vollständig geöffnet und die durch die Warmluftöffnung 28 in die Luftverteilungskammer 30 einströmende Warmluft wird in der Luftverteilungskammer 30 auf die verschiedenen Mischluftausgänge 42, 44, 46, 48 verteilt.
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Bei Mischluftbetrieb sind sowohl die Kaltluftklappe 18 als auch die Warmluftklappe 24 zumindest teilweise geöffnet und die Bypassklappe 40 befindet sich in einer Öffnungsstellung, die von den Öffnungsstellungn der Kaltluftklappe 18 und der Warmklappe 24 abhängig ist.
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Ferner ist ein Durchlüftungsbetrieb vorgesehen, bei dem sowohl die Kaltluftklappe 18 als auch die Warmluftklappe 24 und die Bypassklappe 40 vollständig geöffnet sind, wodurch ein maximaler Luftstrom durch die Fahrzeugklimaanlage 10 ermöglicht wird. Eine Steuerung der Temperatur ist in diesem Fall durch eine entsprechende Ansteuerung des Verdampfers 14 und/oder des Wärmetauschers 22 vorgesehen. Beispielsweise kann der Wärmetauscher 22 entkoppelt werden, sodass die den Wärmetauscher durchströmende Luft nicht erwärmt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 0959794 [0003]
- DE 19881087 T1 [0004]
