DE102012102098B3

DE102012102098B3 - Lufteinlass eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012102098B3
Application number: DE102012102098A
Authority: DE
Inventors: Gerald Richter; Martin Paul Nowak
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: US20140141706A1; JP2013189191A; JP5563687B2; US9789745B2

Abstract

Lufteinlass (1) eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Frischluftkanal (2) für den Einlass von Frischluft, einen Umluftkanal (4) für den Einlass von Luft aus dem Fahrgastraum, einen Luftaustritt zum Leiten der Luft zu einem Gebläse sowie eine Klappe (10), wobei – die eine Oberfläche (17a, 17b) aufweisende Klappe (10) innerhalb eines Gehäuses zwischen zwei Endpositionen schwenkbar sowie Zwischenpositionen einnehmbar gelagert ist und – eine Gehäusewand (9), eine Trennwand (7) und die Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) den Frischluftkanal (2) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (9) in Verbindung mit der Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) eine den Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals (2) in Strömungsrichtung (3) der Frischluft zur Kompensation des Staudruckes innerhalb des Frischluftkanals (2) verjüngende Kontur ausbilden, wobei die Gehäusewand (9) eine Ausformung (18) aufweist und die Ausformung (18) mit einer von der Gehäusewand (9) ausgehenden, schräg in den Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals (2) hineinragenden und den Strömungsquerschnitt verringernden Fläche (18a) sowie einer sich in Strömungsrichtung (3) der Frischluft an die Fläche (18a) anschließenden, parallel zur Gehäusewand (9) ausgerichteten Fläche (18b) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lufteinlass eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug. Der Lufteinlass weist einen Frischluftkanal für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung des Kraftfahrzeuges, einen Umluftkanal für den Einlass von Luft aus dem Fahrgastraum, einen Luftaustritt zum Ableiten der Luft sowie eine Klappe auf.
Bei Kraftfahrzeugen ist aufgrund der zunehmenden Anzahl an technischen Komponenten und den steigenden Anforderungen an den Komfort eine Optimierung hinsichtlich des Bauvolumens aber auch der Funktionalität der Komponenten erforderlich. Dabei sind zum Beispiel großvolumige Komponenten zur Klimatisierung, wie sie aus stationären Klimaanlagen in Form von Mischkammern, Strömungsleit- und Verwirbelungseinrichtungen bekannt sind, in Kraftfahrzeugen wegen der geringen Platzverhältnisse nicht einsetzbar. Zudem ist die Anzahl der Komponenten der Klimaanlage zu reduzieren und gleichzeitig deren Wirksamkeit zu erhöhen.
Gattungsgemäße Klimatisierungssysteme weisen Lufteinlassgehäuse mit einem Lufteinlass für die von außerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs aufgenommene Außenluft, auch als Frischluft bezeichnet, sowie einem Lufteinlass für die aus dem Fahrgastraum entnommene Umluft auf. Die Luft wird mittels eines Luftgebläses über die Einlässe in das Klimatisierungssystem angesaugt, anschließend konditioniert und durch geeignete Verteilungsöffnungen in den Fahrgastraum eingeleitet.
Mittels der Stellung einer innerhalb des Lufteinlassgehäuses angeordneten Klappe wird festgelegt, ob sich der angesaugte Luftstrom aus reiner Außenluft, aus reiner Umluft oder aus einer Mischung von Außenluft und Umluft zusammensetzt. Die Klappe ist dabei innerhalb des Gehäuses zwischen zwei Endpositionen meist schwenkbar gelagert. Eine Mischung des angesaugten Luftstromes wird über eine Zwischenstellung der Klappe zwischen den beiden Endstellungen erreicht.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Lufteinlassgehäusen treten bei Zwischenstellungen der Klappe zwischen dem Lufteinlass für die Außenluft und dem Lufteinlass für die Umluft unerwünschte Bypassströmungen auf, wobei Außenluft die Klappe umströmt und ohne Konditionierung durch den Lufteinlass für die Umluft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs eingeleitet wird. Infolge eines solchen Bypassmassestromes kann beispielsweise zu kalte oder zu warme Außenluft direkt in den Fahrgastraum gelangen.
Im Stand der Technik wird diesem unerwünschten Bypassmassestrom mit einem zwei Klappen aufweisenden Gehäuse begegnet, welche zum Versperren und Öffnen zum einen des Lufteinlasses für die Außenluft und zum anderen des Lufteinlasses für die Umluft ausgebildet sind.
Der Einsatz von zwei Klappen vergrößert jedoch den Bauraumbedarf und erfordert zusätzlichen Aufwand der Steuerung, um die Bewegung der Klappen aufeinander abzustimmen.
Aus der DE 199 15 966 A1 geht ein Lufteinlassgehäuse für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges hervor. Das Lufteinlassgehäuse umfasst einen Einlass für Außenluft, einen Einlass für Umluft, einen mit einem Lüfter verbundenen Auslass und eine Klappe. Die Klappe ist innerhalb des Gehäuses zwischen einer Außenluftposition sowie einer Umluftposition schwenkbar gelagert und kann Zwischenpositionen einnehmen. Das Lufteinlassgehäuse weist weiterhin eine innere Rippe auf, die zur Kanalisierung des Außenluftmassenstromes und des Umluftmassenstromes zum Auslass des Gehäuses dient. Dabei wird ein direkter Luftdurchgang vom Außenlufteinlass zum Umlufteinlass verhindert.
Um bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen gleichbleibenden Staudruck der Frischluft im Lufteinlasskanal zu erzielen und dem Luftdruck im Fahrgastraum entgegenzuwirken, werden Staudruckklappen im Bereich des Lufteintritts eingesetzt, da es für die Regelung des fahrgeschwindigkeitsabhängigen Staudruckes der Außenluft nicht ausreicht, die Drehzahl des Gebläses an die Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen. Die Staudruckklappen dienen damit der Staudruckkompensation.
Im Stand der Technik sind getrennte Frischluft- und Umluftklappen vorgesehen, welche über separate Getriebe und/oder zusätzliche Stellmotoren angetrieben werden.
Bei herkömmlichen Lufteinlassgehäusen mit einer Einzelklappe, welche die Stellungen „Außenluft” und „Umluft” oder „Teilumluft” als Zwischenstellungen ermöglicht, ist zur Staudruckkompensation somit eine zusätzliche, zweite Klappe erforderlich. Dies gilt insbesondere, wenn in der Stellung „Teilumluft” ein Teil der Luft aus dem Fahrgastraum angesaugt wird.
Bei der Staudruckkompensation wird in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit der Querschnitt des Lufteinlasses verringert, um den Lufteinlasskanal zu verkleinern. Unter Staudruckkompensation ist somit eine Drosselung des durch eine hohe Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugten hohen Vordruckes im Ansaugbereich des Lufteinlassgehäuses zu verstehen.
Die DE 10 2006 012 604 A1 beschreibt eine Luftklappe mit einem Klappenkörper einer Fahrzeugklimaanlage. Der Klappenkörper ist aus einem Klappengrundkörper und einem daran angebrachten Schaumformteil zusammengesetzt. Der Klappengrundkörper ist auf die Geometrie des Schließquerschnittes des Luftkanals und der Schaumformkörper auf die Geometrie des Lufteinlasses des Gebläses und gegebenenfalls auf die Öffnungsgeometrie des zugeordneten Luftkanals abgestimmt.
Bei Ausbildung der Luftklappe als Staudruckklappe wirkt diese sowohl auf den Frischluftkanal als auch auf den Umluftkanal der Klimaanlage. Die vor den freien Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals schwenkbare Staudruckklappe steuert den den geöffneten Frischluftkanal durchsetzenden Luftstrom drosselnd und gleicht den bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten erzeugten Staudruck aus. Dabei ist eine zusätzliche Zylinderklappe vorgesehen, welche die Luftklappe mit gleicher Schwenkachse umfängt und als Frischluft-Umluftklappe dient.
Der Einsatz von zwei Klappen ist jedoch zum Beispiel wegen zu hohen Platzbedarfs und aufwändiger Steuerung zu vermeiden. Klimasysteme mit mehreren Klappen sind erheblich teurer und benötigen zudem höhere Antriebskräfte als Klimasysteme mit lediglich einer Klappe.
In der DE 10 2004 004 165 B3 wird ein Lufteintritt für eine Lüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außenluft zuführenden Außenluftkanal, einem Umluft zuführenden Umluftkanal, einer Stauluftklappe zum Steuern des Außenluftkanals sowie einer Umluftklappe zum Steuern des Umluftkanals offenbart. Die Umluftklappe und die Stauluftklappe sind als eine zusammengefasste Lüftungsklappe ausgebildet, welche bei geschlossenem Umluftkanal eine Drosselung des durch den Außenluftkanal strömenden Luftmassenstromes ermöglicht.
Die DE 42 14 862 C1 offenbart eine Fahrzeug-Belüftungs- oder Klimatisierungsanlage mit einer Frischluft-Umluft-Weiche, welche einen Frischluft-Ansaugkanal und/oder einen Umluft-Ansaugkanal mit einem weiterführenden Luftkanal verbindet. Die Kanäle münden dabei in einer eine Umschaltklappe aufweisenden Kammer. Die annähernd die Form eines Sektors eines Kreiszylinders aufweisende und um die Zylinderachse verdrehbar gelagerte Umschaltklappe ist mit einem derart geformten Mantelflächenabschnitt ausgebildet, dass durch Verdrehen der Umschaltklappe bei geschlossenem Umluft-Ansaugkanal der freie Mündungsquerschnitt des Frischluft-Ansaugkanales oder des weiterführenden Luftkanales veränderbar ist.
In der US 6,386,966 B1 wird eine Gebläseeinheit für eine Fahrzeugklimaanlage mit einer Umluft-/Außenluft-Umschaltklappe beschrieben, welche im Umluftbetrieb einen Umlufteinlass öffnet, während ein Außenlufteinlass verschlossen wird. Die Klappe weist zum Reflektieren von von dem Gebläse erzeugten Luftstromgeräuschen an ihrer Innenseite eine Vielzahl von Rippen auf. Die Längen der Rippen sind derart ausgebildet und die Rippen derart zueinander angeordnet, dass die Enden der Rippen entlang der Strömungsrichtung des Luftmassenstromes durch den Umlufteinlass im Umluftbetrieb ausgerichtet sind.
Aus der JP 2000-211339 A geht eine Lufteinlassvorrichtung einer Fahrzeugklimaanlage zur Auswahl eines bestimmten Betriebsmodus hervor. Die Lufteinlassvorrichtung ist mit einer Klappe zum Einlass von Umluft und/oder Frischluft ausgebildet. Die innerhalb eines Gehäuses schwenkbar gelagerte Klappe weist elastische Dichtelemente auf.
Den im Stand der Technik bekannten Systemen ist zu eigen, dass sie apparativ sehr aufwändig zusätzliche Elemente aufweisen, welche zudem weiteren Platz und eine Steuerung beanspruchen, höhere Kosten und auch einen zusätzlichen Montageaufwand sowie einen entsprechenden Wartungsaufwand. nach sich ziehen.
Zudem bedingen die aus dem Stand der Technik bekannten Klappengeometrien starke Strömungsgeräusche. Durch Ablösen der Strömung und durch Verwirbelungen werden die Klappen zum Schwingen und Vibrieren angeregt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lufteinlass eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welcher sowohl die Funktionen des Einlassens von Frischluft, als auch von Umluft sowie von Teilumluft ermöglicht. Beim Einlassen von Teilumluft ist für die Sicherung des Komforts im Fahrgastraum eine fahrgeschwindigkeitsabhängige, kontinuierliche Staudruckkompensation vorzusehen. Bypassströme vom Frischlufteinlass zum Umlufteinlass sind zu verhindern. Die gezielte Luftführung sollte mit einer minimalen Anzahl an einzusetzenden Komponenten realisiert werden, um den Bauraumbedarf und die anfallenden Kosten für die Steuerung, die Herstellung, die Montage und die Wartung zu minimieren.
Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Lufteinlass eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug gelöst. Der Lufteinlass weist einen Frischluftkanal für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeuges, einen Umluftkanal für den Einlass von Luft aus dem Fahrgastraum sowie einen Luftaustritt zum Weiterleiten der Luft zu einem Gebläse auf. Der Lufteinlass umfasst zudem eine Klappe zum Steuern des Luftmassenstromes. Die eine von einem Luftmassenstrom angeströmte Oberfläche aufweisende Klappe ist innerhalb eines Gehäuses zwischen zwei Endpositionen schwenkbar gelagert. Die schwenkbare Lagerung der Klappe ermöglicht die Einstellung der Klappe in verschiedenen Zwischenpositionen.
Der Frischluftkanal wird durch eine Gehäusewand, eine Trennwand und die Oberfläche der Klappe begrenzt.
Nach der Konzeption der Erfindung sind die Gehäusewand und die Oberfläche der Klappe derart ausgebildet und gegenüberliegend zueinander angeordnet, dass der Frischluftkanal in Strömungsrichtung der Frischluft eine den Strömungsquerschnitt verjüngende Kontur aufweist. Die Kontur ermöglicht die Kompensation des Staudruckes innerhalb des Frischluftkanals. Es wird ein vollständiger Abbau des Überdruckes im Frischluftkanal gegenüber dem Luftauslass und damit dem Gebläse erzielt.
Erfindungsgemäß weist die Gehäusewand eine Ausformung auf. Die Ausformung ist dabei mit einer ersten von der Gehäusewand ausgehenden, schräg in den Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals hineinragenden und damit den Strömungsquerschnitt verringernden Fläche und einer zweiten sich in Strömungsrichtung der Frischluft an die den Strömungsquerschnitt verringernde Fläche anschließenden Fläche ausgebildet. Die in Bezug auf die Strömungsrichtung des Frischluftmassenstromes schräggestellte Fläche bewirkt vorteilhaft eine gleichmäßige Verringerung des Strömungsquerschnittes. Die zweite Fläche ist im Gegensatz zur ersten Fläche in Richtung der Gehäusewand ausgerichtet.
Unter der Ausrichtung der zweiten Fläche in Richtung der Gehäusewand ist zu verstehen, dass die zweite Fläche parallel zur Strömungsrichtung des Frischluftmassenstromes innerhalb des Frischluftkanals vor Erreichen der schräggestellten Fläche der Ausformung beziehungsweise im Wesentlichen parallel zur Gehäusewand angeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche der Klappe zudem derart ausgebildet, einen direkten Luftdurchgang als Bypassmassestrom vom Frischluftkanal in den Umluftkanal zu minimieren oder zu verhindern. Neben der Staudruckkompensation innerhalb des Frischluftkanals ermöglicht die Ausbildung der Oberfläche der Klappe in Verbindung mit der Trennwand die Abdichtung des Umluftkanals vom Frischluftkanal. Dabei wird der Ansaugbereich der Umluft gegen den unter höherem Druck stehenden Ansaugbereich der Frischluft abgedichtet, sodass die Frischluft nicht in den Ansaugbereich der Umluft durchtreten kann. Die Abdichtung zwischen der Oberfläche der Klappe und der Trennwand wird in verschiedenen Stellungen der Klappe sowie bei verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen des Kraftfahrzeuges mit unterschiedlich starker Drosselung der Frischluft gewährleistet.
Von Vorteil ist, dass die in Richtung der Gehäusewand ausgerichtete, zweite Fläche der Ausformung derart konturiert ausgebildet ist, dass ein bei einer Drehbewegung der Klappe entstehender Spalt zwischen der Klappe und der zweiten Fläche der Ausformung je nach erforderlicher Drosselung der Frischluft angepasst ist.
Die als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe ausgebildete Klappe ist bevorzugt um eine Drehachse drehbar gelagert. Die Drehung der Klappe ist in einem Stellbereich vorteilhaft stufenlos möglich, sodass zwischen den Endpositionen der Klappe beliebige Zwischenpositionen einstellbar sind. Bei Stellung der Klappe in der ersten Endposition sind der Frischluftkanal vollständig verschlossen und der Umluftkanal vollständig geöffnet. Bei Stellung der Klappe in der zweiten Endposition sind der Frischluftkanal vollständig geöffnet und der Umluftkanal vollständig geschlossen. Demzufolge ist in der ersten Endposition nur Frischluft, in der zweiten Endposition nur Umluft und in den Zwischenpositionen eine Mischung aus Frischluft und Umluft durch den Luftaustritt förderbar. Der Stellbereich erstreckt sich bevorzugt von 9° bis 99°, das heißt von der ersten Endposition bei 0° bis zur zweiten Endposition bei 90°.
Die Klappe weist eine erste Längsseite und eine zweite Längsseite auf, wobei die Längsseiten parallel zur Drehachse der Klappe ausgerichtet sind. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die sich zwischen den Längsseiten erstreckende Oberfläche der Klappe mit einer von der Form eines Teilbereiches eines schalenförmigen kreisrunden Hohlzylinders mit konstantern Abstand der Oberfläche von der Drehachse abweichenden Kontur ausgebildet. Der Teilbereich der Oberfläche der Klappe erstreckt sich dabei bevorzugt über einen Winkelbereich von 9° bis 99°. Die von der schalenförmigen Oberfläche eines kreisrunden Hohlzylinders mit konstantem Abstand der Oberfläche von der Drehachse abweichende Kontur weist nach einer Weiterbildung sich über den Winkelbereich unterschiedlich ändernde Abstände zur Drehachse auf. Die Oberfläche der Klappe ist dabei im Querschnitt senkrecht zur Drehachse, ausgehend von der ersten Längsseite in Richtung der zweiten Längsseite in verschiedene Bereiche unterteilbar.
Die verschiedenen Bereiche der Oberfläche der Klappe sind zum Erreichen der jeweils erforderlichen Abstände zur Drehachse konvex oder konkav gekrümmt oder eben beziehungsweise gerade ausgebildet. Der erste Bereich weist bevorzugt eine konvex gekrümmte Oberfläche auf, während der sich an den ersten Bereich anschließende zweite Bereich, der sich an den zweiten Bereich anschließende dritte Bereich und der sich an den dritten Bereich anschließende vierte Bereich jeweils mit einer geraden Oberfläche ausgebildet ist. Die Oberfläche des sich an den vierten Bereich anschließenden fünften Bereiches ist konvex gekrümmt ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung verringert sich im ersten und im zweiten Bereich der Abstand der Oberfläche von der Drehachse, während sich der Abstand im dritten und vierten Bereich wieder vergrößert sowie im fünften Bereich konstant bleibt.
Die Übergänge zwischen den Bereichen auf der Oberfläche sind dabei stetig ausgebildet. Unter einer Oberfläche mit stetigen Übergängen ist eine strömungstechnisch einen lediglich minimalen Widerstand erzeugende Fläche ohne Abreißkanten oder andere die Strömung zusätzlich beeinflussende Geometrien zu verstehen. Die Oberfläche ist zudem geschlossen.
Die Kontur wird in den verschiedenen Bereichen dabei derart ausgebildet, dass sich in den einzelnen Stellungen der Klappe bei „Teilumluft”, das heißt zwischen den Endpositionen, eine fahrzeugspezifisch angepasste Drosselung des durch den Frischluftkanal strömenden Luftmassenstromes abhängig vom Druck im Frischluftkanal ergibt.
Die sich über einen Winkelbereich von 0° bis 90° erstreckende Oberfläche der Klappe ist dabei bevorzugt derart unterteilt, dass der erste Bereich einen Winkelbereich von 0° bis 12°, der zweite Bereich einen Winkelbereich von 12° bis 40°, der dritte Bereich einen Winkelbereich von 40° bis 55°, der vierte Bereich einen Winkelbereich von 55° bis 70° und der fünfte Bereich einen Winkelbereich von 70° bis 90° umfasst.
Mittels der Konturen der Gehäusewand und der Oberfläche der Klappe wird vorteilhaft das Drosseln des Strömungsquerschnittes des Frischluftkanales in Strömungsrichtung der Frischluft in verschiedenen Stellungen der Klappe möglich. Die sich gegenüberliegenden, den Strömungsquerschnitt begrenzenden Konturen der Gehäusewand mit der Ausformung und der Oberfläche der Klappe sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass sich der Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals in einem bestimmten Stellbereich der Klappe strömungstechnisch vorteilhaft verjüngt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegt der bestimmte Stellbereich in einem Bereich der Drehung der Klappe zwischen der ersten Endposition bei 0°, in der der Frischluftkanal vollständig verschlossen und der Umluftkanal vollständig geöffnet sind, und einer maximalen Stellung bei 23°, in der gerade noch eine Drosselung auftritt. Innerhalb dieses Bereiches wird der Strömungsquerschnitt in jeder Position der Klappe trichterförmig verringert.
Die trichterförmige Verringerung wird durch schräg aufeinander zu ausgerichtete Flächen der Ausformung der Gehäusewand und der Oberflächenbereiche der Klappe in diesem Stellbereich der Klappe erreicht. Die gegenüberliegenden Flächen weisen dabei bevorzugt ähnliche oder gleiche Werte der Anstellwinkel in Bezug auf die Strömungsrichtung der Frischluft auf, wobei deren Vorzeichen entgegengesetzt sind.
Von Vorteil ist, dass die Klappe zur Einhaltung eines konstanten Luftdurchsatzes durch den Lufteinlass und damit das Klimatisierungssystem mit steigender Geschwindigkeit zunehmend schließt, was in verschiedenen Stellungen der Klappe für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche des Kraftfahrzeuges mit jeweils unterschiedlicher, an die Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges angepasster Drosselung der Frischluft gewährleistet wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die den Frischluftkanal und den Umluftkanal voneinander trennende Trennwand eine Stirnseite mit einem an der Stirnseite ausgebildeten Vorsprung aufweist. Die Stirnseite und der Vorsprung sind dabei in Richtung der Überfläche der Klappe derart ausgerichtet angeordnet, dass der Vorsprung einen Spalt zwischen der Oberfläche und der Stirnseite begrenzt.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Oberfläche der Klappe in Verbindung mit dem der Oberfläche gegenüberliegend angeordneten Vorsprung der Trennwand einen in einem bestimmten Stellbereich der Klappe konstanten Spalt mit minimaler Öffnungsstärke ausbildet, sodass der Bypassmassestrom zwischen dem Frischluftkanal und dem Umluftkanal verhindert wird oder nur minimal ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegt der bestimmte Stellbereich in einem Bereich der Drehung der Klappe zwischen 3° bis 23°.
Neben dem den Massestrom der Frischluft drosselnden Schließen und Öffnen des Frischluftkanales wird im bevorzugten Stellbereich der Drehung der Klappe zwischen 0° und 23° durch die Kontur der Oberfläche der Klappe vorteilhaft gleichzeitig eine Abdichtung des Ansaugbereiches der Umluft gegen den unter höherem Druck stehenden Ansaugbereich der Frischluft erreicht, sodass die Frischluft nicht in den Ansaugbereich der Umluft überströmt.
Damit wird der durch den Frischluftkanal strömende Luftmassenstrom gedrosselt, während gleichzeitig der Bypassmassestrom zwischen Frischluftkanal und Umluftkanal verhindert oder minimiert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass an den Längsseiten der Oberfläche der Klappe Dichtungen angeordnet sind. Die sich vollständig entlang der Längsseiten erstreckenden und mit der Klappe fest verbunden Dichtungen sind in Verbindung mit der Klappe je nach Stellung der Klappe in einer der Endpositionen den Frischluftkanal oder den Umluftkanal verschließend ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Lösung weist diverse Vorteile auf:

– kostengünstige Einzelklappe innerhalb des Lufteinlasses bei Erhaltung eines hohen Lüftungskomforts,
– Verringerung von Spielen und Kräften durch den Wegfall der bei Mehrklappensystemen erforderlichen Klappen und Kinematiken, wie Stellmotoren, Getrieben und Steuerungen, und damit Kostenreduzierung durch Einsparung der zusätzlichen Kinematiken,
– Verringerung des Bauraumbedarfes und
– Verringerung der Störanfälligkeit und des Aufwandes für Herstellung, Montage und Wartung des Klimatisierungssystems.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen einen Lufteinlass eines Klimatisierungssystems
1: mit einer Frisch-/Umluft-Klappe aus dem Stand der Technik sowie
2: mit einer kombinierten Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe bei geöffnetem Umlufteinlass und geschlossenem Frischlufteinlass, den Vorgang des Schließens des Umluftkanals bei gleichzeitigem Öffnen des Frischluftkanals
3a–3d: einer Frisch-/Umluft-Klappe aus dem Stand der Technik und
4a–4d: einer Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe.
1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Lufteinlass 1 eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug mit einem Frischluftkanal 2, einem Umluftkanal 4 sowie einer Klappe 10, welche als Frisch-/Umluft-Klappe ausgebildet ist. Die durch den Frischluftkanal 2 in Strömungsrichtung 3 mittels eines Gebläses aus der Umgebung des Fahrzeuges angesaugte Frischluft beziehungsweise Außenluft und/oder die durch den Umluftkanal 4 in Strömungsrichtung 5 aus dem Fahrgastraum angesaugte Umluft werden am Austritt aus dem Lufteinlass 1 durch einen Kanal in Strömungsrichtung 6 zum Gebläse geleitet.
Der Frischluftkanal 2 und der Umluftkanal 4 sind durch eine Trennwand 7 voneinander getrennt. Der Lufteinlass 1 ist des Weiteren aus einem Gehäuse ausgebildet, wobei die Gehäusewand 8 und die Trennwand 7 gegenüberliegend den Umluftkanal 4 begrenzen sowie die Gehäusewand 9 und die Trennwand 7 gegenüberliegend den Frischluftkanal 2 begrenzen. Der mittels des Gebläses durch den Lufteinlass 1 in das Klimatisierungssystem angesaugte Luftmassenstrom wird anschließend konditioniert, das heißt zum Beispiel gekühlt, entfeuchtet und/oder erwärmt, bevor er durch Luftauslässe in den Fahrgastraum eingeleitet wird.
Die an dem Gehäuse des Klimatisierungssystems gehalterte Klappe 10 ist zwischen zwei Endpositionen, einer Umluftposition und einer Frischluftposition, schwenkbar beziehungsweise um eine Drehachse 15 in einem Stellbereich von 0° bis 90° stufenlos drehbar gelagert. Im Zustand der in 1 gezeigten Umluftposition, in welcher die Klappe 10 bei einem Stellwinkel α nahe von 0° positioniert ist, verschließt die Klappe 10 den Frischluftkanal 2 vollständig, der Umluftkanal 4 ist vollständig geöffnet. Im Zustand der in 1 nicht dargestellten Frischluftposition in welcher die Klappe 10 bei einem Stellwinkel α von 90° positioniert ist, verschließt die Klappe 10 den Umluftkanal 4 vollständig, während der Frischluftkanal 2 vollständig geöffnet ist.
Die Klappe 10 ist in Form eines Teilbereiches eines schalenförmigen kreisrunden Hohlzylinders ausgebildet, wobei die Achse des Hohlzylinders der Drehachse 15 entspricht. Die Klappe 10 weist eine zylindrische, flächige Oberfläche 16 auf, welche sich im Schnitt quer zur Drehachse 15 entlang eines Radius um die Drehachse 15 erstreckt. Die Klappe 10 wird auf der konvexen Seite der Zylinderform angeströmt. Die konvexe Form der angeströmten Oberfläche 16 erzeugt in Verbindung mit der gegenüberliegenden, geradflächig ausgebildeten Gehäusewand 9 eine Verjüngung des freien Strömungsquerschnittes, wobei die Verringerung des Strömungsquerschnittes zum Auslass hin abnimmt.
Um beim Umströmen der zylindrisch gewölbten Oberfläche 16 der Klappe 10 Rückströmbereiche der Luft und damit Wirbel und Staudruckgebiete im Konkavbereich der Klappe 10 zu verhindern und Drosseleffekte sowie Geräuschbildung zu vermeiden, ist die Klappe an den Längsseiten 11, 13 des Teilbereiches der hohlzylinderförmigen Wandung geschlossen ausgebildet. Dabei erstreckt sich jeweils eine geschlossene Wandung 23 zwischen den parallel zueinander und in Richtung der Drehachse 15 ausgerichteten Längsseiten 11, 13 des Teilbereiches der hohlzylinderförmigen Wandung und der Drehachse 15. Die Wandung 23 verläuft in ihrem Querschnitt entlang des Radius der Klappe 10 von der Drehachse 15 bis zu den Längsseiten 11, 13 der gewölbten Oberfläche 16 der Klappe 10.
An den Längsseiten 11, 13 der Oberfläche 16 sind Dichtungen 12, 14 angeordnet, welche sich vollständig entlang der Längsseiten 11, 13 erstrecken und mit der Klappe 10 fest verbunden sind. Die Dichtungen 12, 14 verschließen sowohl den Frischluftkanal 2 als auch den Umluftkanal 4, wenn sich die Klappe 10 in einer der Endpositionen bei 0° oder 90° befindet.
In Umluftposition dichtet die Dichtung 12 den Frischluftkanal 2 zwischen der Klappe 10 und der Gehäusewand 9 ab, während die Dichtung 14 den Frischluftkanal 2 zwischen der Klappe 10 und der Trennwand 7 dicht verschließt. Die Dichtung 12 liegt dabei an einem an der Gehäusewand 9 ausgebildeten Steg 9a an. In der in 1 nicht dargestellten Frischluftposition dichtet die Dichtung 12 den Umluftkanal 4 zwischen der Klappe 10 und der Trennwand 7 ab, während die Dichtung 14 den Umluftkanal 4 zwischen der Klappe 10 und der Gehäusewand 8 dicht verschließt.
Beim stufenlosen Schwenken der Klappe 10 zwischen den Endpositionen sind beliebige Zwischenpositionen einstellbar, sodass entweder nur Frischluft, nur Umluft oder eine Mischung aus Frischluft und Umluft, auch als Teilumluft bezeichnet, durch den Luftaustritt zum Gebläse gefördert wird. Ein stetiges Bewegen der Klappe 10 bewirkt das stetige Öffnen des Frischluftkanals 2 bei gleichzeitigem stetigen Schließen des Umluftkanals 4 oder das stetige Öffnen des Umluftkanals 4 bei gleichzeitigem stetigen Schließen des Frischluftkanals 2. Mit der Ausführung der Klappe 10 nach 1 allein ist keine Staudruckkompensation möglich.
In 2 wird eine Ausführungsform des Lufteinlasses 1 dargestellt. Die bereits in 1 aufgeführten Komponenten werden dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Im Unterschied zur aus dem Stand der Technik bekannten Ausbildung nach 1 sind die Klappe 10 als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe und die Gehäusewand 9 konturiert ausgebildet.
Die Gehäusewand 9 weist eine den freien Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals 2 in Strömungsrichtung 3 der Frischluft zusätzlich verjüngende Ausformung 18 auf. In Verbindung mit der der Gehäusewand 9 mit der Ausformung 18 gegenüberliegenden konvexen Form der angeströmten, von einer schalenförmigen Fläche eines kreisrunden Hohlzylinders abweichenden Oberfläche 17a der Klappe 10 wird der Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals 2 in Strömungsrichtung 3 der Frischluft in Form eines Trichters verjüngt. Der Strömungsquerschnitt wird beiderseitig, das heißt sowohl mittels der Form der Oberfläche 17a der Klappe 10 als auch der Ausformung 18 der Gehäusewand 9 verringert. Dabei ist die Ausformung 18 derart ausgebildet, dass sich der Strömungsquerschnitt stetig und konstant verringert und bei Erreichen einer bestimmten Stellung der Klappe 10 nur noch von der Form der Oberfläche 17a der Klappe 10 beeinflusst wird. Je nach Stellung der Klappe 10 nimmt die Verringerung des Strömungsquerschnittes zum Auslass hin ab. Die sich über die gesamte Breite der Gehäusewand 9 erstreckende Ausformung 18 weist folglich in Strömungsrichtung 3 der Frischluft eine von der geradflächig ausgebildeten Gehäusewand 9 vorstehende, schräg in den Strömungsquerschnitt hineinragende Fläche 18a auf, sodass sich der Strömungsquerschnitt unabhängig von der Stellung der Klappe 10 kontinuierlich verringert. Die in den Strömungsquerschnitt hineinragende Fläche 18a ist alternativ gerade oder konturiert ausgebildet. Unter der Breite der Gehäusewand 9 ist die Ausdehnung senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft, das heißt in Richtung der Drehachse 15, zu verstehen.
Der sich an den durch den schräg ausgerichteten Abschnitt 18a der Ausformung 18 verjüngende Strömungsquerschnitt anschließende, in seiner Abmessung nur von der angeströmten Oberfläche 17a der Klappe 10 abhängige Strömungsquerschnitt wird durch eine parallel zur Gehäusewand 9 ausgerichtete, gerade Fläche 18b gebildet. Die Fläche 18b ist in Verbindung mit der Dichtung 12 als Dichtfläche 18b beziehungsweise Spaltbegrenzungsfläche 18b ausgebildet. Bei einer Drehbewegung der Klappe 10 wird der Frischluftkanal 2 zwischen der Dichtfläche 18b und der Dichtung 12 solange abgedichtet, bis sich die Dichtung 12 aufgrund der gekrümmten Oberfläche 17a der Klappe 10 von der im Gegensatz dazu geraden Dichtfläche 18b der Gehäusewand 9 ablöst. Der bei der Ablösung der Dichtung 12 von der Dichtfläche 18b zwischen der Dichtung 12 und der Spaltbegrenzungsfläche 18b entstehende Spalt bleibt bis zum Erreichen des Übergangs von der Fläche 18b zur Fläche 18a der Ausformung 18 nahezu konstant und wird nur minimal größer.
Die Flächen 18a und 18b der Ausformung 18 sind abhängig von den Fahrzeugrandbedingungen derart angeordnet und konturiert, dass sich eine von der Fahrgeschwindigkeit abhängige geeignete Drosselung ergibt.
Im ersten Bereich der Drehbewegung der Klappe 10 ab der ersten Endposition bei 0° wird der die Drosselung bewirkende Querschnitt zwischen der Dichtfläche 18b und der Dichtung 12 gebildet. Bei einer geraden beziehungsweise ebenen Ausbildung der Dichtfläche 18b wird der durch die Drehbewegung der Klappe 10 entstehende Spalt aufgrund der kreisförmigen Bewegung der Dichtung 12 kontinuierlich größer. Mittels einer konturierten Fläche 18b ist der Spaltverlauf anpassbar.
Die als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe ausgebildete Klappe 10 mit einer von der Form eines Teilbereiches eines kreisrunden Hohlzylinders abweichenden Oberfläche 17a weist eine Drehachse 15 auf. Die Abweichungen beziehen sich dabei auf eine im Schnitt senkrecht zur Drehachse 15 zylindrisch ausgebildete Oberfläche 16. Im Vergleich zur Klappe nach 1 weist die zylindrisch ausgebildete Oberfläche 16 der Klappe 10 nach 2 eine Erweiterung auf. Die Erweiterung ist in der Form eines um die Drehachse 15 gebogenen Keiles derart ausgebildet, dass die Spitze des Keiles an der ersten Längsseite 11 des Teilbereiches des schalenförmigen Hohlzylinders anliegt, an welchem die Dichtung 12 angeordnet ist. Mit zunehmendem Abstand von der ersten Längsseite 11 des Teilbereiches des schalenförmigen Hohlzylinders in Richtung der zweiten Längsseite 13, an welcher die Dichtung 14 angeordnet ist, nimmt die Stärke des Keiles zu. Alternativ weist der Keil über einen größeren Bereich einen konstanten Radius auf und ist damit hohlzylinderförmig ausgebildet, um die Abdichtung gegen die Trennwand 7 zu realisieren.
Damit wird zum einen eine Verbesserung der Abdichtung zwischen der Oberfläche 17a der Klappe 10 und der Trennwand 7 bei geschlossenem oder nur wenig geöffnetem Frischluftkanal 2 erreicht. Die Größe des dabei abzudichtenden Spaltes 19 wird minimiert, sodass der Bypassmassestrom der Frischluft vom Frischluftkanal 2 in den Umluftkanal 4 vermieden oder minimiert wird.
Die Vorteile der Ausbildung des Lufteinlasses 1 werden auch bei der gegenüberstellenden Darstellung der 3a bis 3d und 4a bis 4d deutlich, welche den Vorgang des Schließens des Umluftkanals 4 bei gleichzeitigem Öffnen des Frischluftkanals 2 mittels der Klappe 10 zeigen. In den 3a bis 3d wird der Vorgang mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Frisch-/Umluft-Klappe und in den 4a bis 4d mit einer Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe einer Ausführungsform des Lufteinlasses 1 gezeigt. Dabei wird der Vorgang ausgehend von der in 3a und 4a dargestellten ersten Endposition der Klappe 10, über zwei Zwischenpositionen (3b, c und 4b, c) bis hin zur in den 3d und 4d dargestellten zweiten Endposition der Klappe 10 verdeutlicht.
Die 3a und 4a zeigen die Klappe 10 jeweils in der ersten Endposition bei 0°, bei welcher jeweils der Frischluftkanal 2 geschlossen und der Umluftkanal 4 geöffnet ist. Die Dichtung 12 dichtet den Frischluftkanal 2 zwischen der Klappe 10 und der Gehäusewand 9 ab, wobei die Dichtung 12 nach 3a am Steg 9a der Gehäusewand 9 und die Dichtung 12 nach 4a an der Dichtfläche 18b der Ausformung 18 anliegen. Die Dichtung 14 dichtet jeweils den Frischluftkanal 2 zwischen der Klappe 10 und der Trennwand 7 ab, wobei die Dichtung 14 an der Stirnseite der Trennwand 7 und unterhalb eines an der Stirnseite der Trennwand 7 ausgebildeten Vorsprunges 20 anliegt. Der Vorsprung 20 weist im Schnitt senkrecht zur Drehachse 15 eine spitzwinklige Form auf, wobei die Stirnseite der Trennwand 7 und die Spitze des Vorsprunges 20 in Richtung der Oberfläche 16, 17b der Klappe 10 ausgerichtet sind. Zwischen dem Vorsprung 20 und der Oberfläche 16, 17b ist ein Spalt 19 ausgebildet.
Die Dichtung 14 liegt im Übergangsbereich der Stirnwand der Trennwand 7 zum Vorsprung 20 an.
Wie in 4a dargestellt, weisen die schräge Fläche 18a der Ausformung 18 und die Oberfläche 17b der Klappe 10 in dieser Stellung der Klappe 10 ähnliche oder gleiche Werte der Anstellwinkel in Bezug auf die Strömungsrichtung 3 der Frischluft auf, wobei die Werte der Anstellwinkel lediglich mit anderen Vorzeichen versehen sind. Der Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals 2 wird folglich von beiden Seiten trichterförmig verjüngt. Der sich daran anschließende Bereich des Frischluftkanals 2 wird von der Dichtfläche 18b beziehungsweise Spaltbegrenzungsfläche 18b und der Oberfläche 17b der Klappe 10 begrenzt, wobei die Verringerung des Strömungsquerschnittes nur durch die Ausbildung der Oberfläche 17b bewirkt wird. Der geringste freie Strömungsquerschnitt wird am Austritt in Höhe der Dichtung 12 erreicht.
Auch die in den 4 als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe ausgebildete Klappe 10 weist die von der Form eines Teilbereiches eines schalenförmigen kreisrunden Hohlzylinders mit konstantem Abstand der Oberfläche von der Drehachse 15 abweichende Oberfläche 17b auf. Der Teilbereich des Zylinders, welcher die Oberfläche 17b der Klappe 10 bildet, umfasst einen Winkelbereich von 0° bis 90°. Die Oberfläche 17b weist dabei Bereiche mit sich unterschiedlich ändernden Abständen zur Drehachse 15 auf. Ausgehend von der ersten Längsseite 11, an welcher die Dichtung 12 angeordnet ist, ist in Richtung der zweiten Längsseite 13, an welcher die Dichtung 14 angeordnet ist, die Oberfläche 17b beginnend konvex gekrümmt ausgebildet. Dieser Bereich A der Oberfläche 17b überstreicht einen Winkelbereich von 0° bis 12°. Die sich an den Bereich A anschließenden Bereiche B, C, D weisen jeweils nahezu gerade, ungekrümmte Oberflächen auf. Die Krümmung der Oberflächen ist dabei sehr gering oder Null. Die Bereiche B, C, D überstreichen in der Reihenfolge Winkelbereiche von 12° bis 40°, 40° bis 55° und 55° bis 70°. Der Abstand der Oberfläche 17b von der Drehachse 15 der Klappe 10 verringert sich in den Bereichen A, B und nimmt in den Bereichen C, D wieder zu.
An den Bereich D der Oberfläche 17b schließt sich der einen Winkelbereich von 70° bis 90° überstreichende Bereich E an, in welchem der Abstand der Oberfläche 17b von der Drehachse 15 der Klappe 10 konstant ist. Die Oberfläche 17b ist im Bereich E in Form einer Mantelfläche eines Kreiszylinders konvex gekrümmt.
Die Übergänge der Oberfläche 17b zwischen den Bereichen A, B, C, D, E sind stetig ausgebildet.
Der Umluftkanal 4 ist vollständig geöffnet und weist den maximalen Strömungsquerschnitt 22 auf.
In den 3b und 4b ist jeweils eine erste Zwischenposition der Klappe 10 dargestellt. Der Frischluftkanal 2 ist nunmehr leicht geöffnet, während der Umluftkanal 4 bei maximalem Strömungsquerschnitt 22 geöffnet ist.
Bei gleicher Stellung beziehungsweise Verdrehung der Klappe 10 ist dabei der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 nach 3b bereits weiter geöffnet als der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 nach 4b. Die Ausformung 18 der Gehäusewand 9 nach 4, insbesondere die Spaltbegrenzungsfläche 18b, verhindert ein starkes Öffnen des Strömungsquerschnittes 21 bei geringer Verdrehung der Klappe 10. Bei der Drehbewegung der Klappe 10 wird der Frischluftkanal 2 zwischen der Dichtfläche 18b und der Dichtung 12 solange abgedichtet, bis sich die Dichtung 12 aufgrund der Verdrehung der Klappe 10 von der Dichtfläche 18b der Gehäusewand 9 löst.
Wie in 4b gezeigt, weisen die schräge Fläche 18a der Ausformung 18 und die Überfläche 17b der Klappe 10 auch in dieser Stellung der Klappe 10 ähnliche oder gleiche Anstellwinkel in Bezug auf die Strömungsrichtung 3 der Frischluft auf, sodass sich der Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals 2 von beiden Seiten trichterförmig verringert. Der geringste freie Strömungsquerschnitt wird, wie in der Endposition der Klappe 10 nach 4a, am Austritt in Höhe der Dichtung 12 erreicht, wobei die Dichtung 12 nicht mehr an der Dichtfläche 18b anliegt und eine Öffnung des Frischluftkanals 2 zum Austritt freigibt.
Nach 3b ist der Spalt 19 zwischen der Trennwand 7 und der Klappe 10 bereits geöffnet. Die Dichtung 14 liegt nicht mehr an der Stirnseite der Trennwand 7 an. Es strömt ein unerwünschter Bypassmassestrom vom Frischluftkanal 2 in den Umluftkanal 4, welcher sich aufgrund von zunehmenden Druckunterschieden zwischen dem Frischluftkanal 2 und dem Umluftkanal 4 bei zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeiten noch erhöht.
Dieser Bypassmassestrom wird bei der Ausgestaltung der Klappe 10 als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe gemäß 4b minimiert oder vermieden. Die Oberfläche 17b der Klappe 10 ist derart ausgebildet, dass der Spalt 19 zwischen der Oberfläche 17b und dem Vorsprung 20 geschlossen ist oder lediglich einen minimalen Wert aufweist, sodass der durch den Frischluftkanal 2 strömende Luftmassenstrom zwischen der Dichtung 12 und der Dichtfläche 18b gedrosselt und gleichzeitig der Bypassmassestrom zum Umluftkanal 4 minimiert werden.
Die 3c und 4c zeigen jeweils eine zweite Zwischenposition der Klappe 10. Der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 ist größer als bei der ersten Zwischenposition nach den 3b beziehungsweise 4b, während der Strömungsquerschnitt 22 des Umluftkanals 4 verringert ist.
Allerdings wurde bei wiederum gleicher Verdrehung der Klappe 10 der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 nach 3c erheblich weiter geöffnet als der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 nach 4c. Auch im Vergleich der ersten zur zweiten Zwischenposition gemäß den 3b und 3c ist der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 nunmehr wesentlich größer als beim Vergleich der Strömungsquerschnitte 21 des Frischluftkanals 2 nach den 4b und 4c.
Bei Verdrehung der Klappe 10 verhindert die Ausformung 18 der Gehäusewand 9 nach den 4a bis 4d das Öffnen des Strömungsquerschnittes 21 über ein geringes Maß hinaus. Der sich zwischen der Dichtung 12 und der Spaltbegrenzungsfläche 18b der Ausformung 18 ausbildende Spalt bleibt nahezu konstant. Erst bei einer Verdrehung der Klappe 10 über einen Stellwinkel α von 23° hinaus, öffnet sich der Strömungsquerschnitt 21 des Frischluftkanals 2 stärker zunehmend. Bei einer Bewegung der Klappe 10 über einen Stellwinkel α von etwa 23° überstreicht die Dichtung 12 durch weitere Verdrehung der Klappe 10 den Bereich des Übergangs von der Fläche 18b zur Fläche 18a der Ausformung 18. Im Bereich des Stellwinkels α von etwa 23° wird der durch den Frischluftkanal 2 geleitete Luftmassenstrom stark gedrosselt.
Der Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals 2 in Strömungsrichtung 3 der Frischluft wird in einem Stellbereich der Klappe 10 von 0° bis 23° trichterförmig verjüngt. In diesem Stellbereich der Klappe 10 weisen die schräge Fläche 18a der Ausformung 18 und die Oberfläche 17b der Klappe 10 ähnliche oder gleiche Anstellwinkel in Bezug auf die Strömungsrichtung 3 der Frischluft auf. Der geringste freie Strömungsquerschnitt wird, wie in der Endposition der Klappe 10 nach 4a oder der Stellung nach 4c, im Bereich der Dichtung 12 erreicht, wobei die Dichtung 12 am Übergang der schrägen Fläche 18a zur Spaltbegrenzungsfläche 18b der Ausformung 18 angeordnet ist.
Die Flächen 18a und 18b sind dabei abhängig von den Fahrzeugrandbedingungen derart angeordnet und mit einer Kontur versehen, dass sich eine geeignete Drosselung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt.
Neben der gezielten, gleichmäßigen Verringerung des Strömungsquerschnittes des Frischluftkanals 2 minimiert oder verhindert die als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe ausgebildete Klappe 10 gemäß 4c den Bypassmassestrom zwischen dem Frischluftkanal 2 und dem Umluftkanal 4, da die Kontur der Oberfläche 17b, insbesondere die Kontur des Bereiches E der Oberfläche 17b, den Spalt 19 zwischen der Oberfläche 17b und dem Vorsprung 20 verschließt oder minimiert. Bis zum Erreichen der Stellung der Klappe 10, bei der die Dichtung 12 durch Verdrehung der Klappe 10 den Bereich des Übergangs von der Fläche 18b zur Fläche 18a der Ausformung 18 überstreicht, bleibt auch der Spalt 19 verschlossen. Der durch den Frischluftkanal 2 strömende Luftmassenstrom wird gedrosselt und gleichzeitig der Bypassmassestrom minimiert. Der Überdruck der Luft im Frischluftkanal 2 gegenüber der Luft im Umluftkanal 4 beziehungsweise des Luftmassenstromes zum Gebläse wird abgebaut.
Die Oberfläche 17b der Klappe 10 ist im Bereich E in Kombination mit dem der Oberfläche 17b gegenüberliegend angeordneten Vorsprung 20 derart ausgebildet, dass der Spalt 19 in einem Steilbereich der Klappe von 0° bis 23° konstant und minimal ist.
Das gezielte Konturieren des Gehäuses an der Gehäusewand 9 mittels der Ausformung 18 ermöglicht das Verringern des Strömungsquerschnittes 21 des Frischluftkanals 2 und damit des Ansaugquerschnittes für die Frischluft in bestimmten Stellbereichen der Klappe 10. Die Konturierung ist dabei derart ausgebildet, dass ein vollständiger Abbau des Überdrucks im Frischluftkanal 2 gegenüber dem Gebläse ermöglicht wird.
Gleichzeitig wird durch die Konturierung der Klappe 10 mittels der Erweiterung der Oberfläche 17a, 17b in diesen Stellbereichen eine Abdichtung des Ansaugbereiches der Umluft im Umluftkanal 4 gegenüber dem unter höherem Druck stehenden Ansaugbereich Frischluft im Frischluftkanal 2 erreicht, sodass die Frischluft nicht in den Ansaugbereich der Umluft durchtritt und ein Bypassmassestrom vermieden wird.
Die Konturierung ist an verschiedene Stellungen der Klappe 10 und gleichzeitig an verschiedene Bereiche der Fahrzeuggeschwindigkeit mit unterschiedlicher Drosselung der Frischluft angepasst. Die Klappe 10 schließt dabei zur Einhaltung eines konstanten Luftdurchsatzes durch das Klimagerät mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit den Frischluftkanal 2 zunehmend.
Bezugszeichenliste

1: Lufteinlass
2: Frischluftkanal
3: Strömungsrichtung der Frischluft
4: Umluftkanal
5: Strömungsrichtung der Umluft
6: Strömungsrichtung der Luft zum Gebläse
7: Trennwand
8: Gehäusewand
9: Gehäusewand
9a: Steg
10: Klappe
11: erste Längsseite
12: Dichtung
13: zweite Längsseite
14: Dichtung
15: Drehachse der Klappe 10
16: Oberfläche der Klappe 10
17a, 17b: angepasste Oberfläche der Klappe 10
18: Ausformung der Gehäusewand 9
18a: Fläche, Abschnitt
18b: Fläche, Dichtfläche, Spaltbegrenzungsfläche
19: Spalt
20: Vorsprung
21: offener Strömungsquerschnitt Frischluftkanal
22: offener Strömungsquerschnitt Umluftkanal
23: Wandung
A, B, C, D, E: Bereich der Oberfläche 17
α: Stellwinkel der Klappe 10

Claims

Lufteinlass (1) eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Frischluftkanal (2) für den Einlass von Frischluft, einen Umluftkanal (4) für den Einlass von Luft aus dem Fahrgastraum, einen Luftaustritt zum Leiten der Luft zu einem Gebläse sowie eine Klappe (10), wobei – die eine Oberfläche (17a, 17b) aufweisende Klappe (10) innerhalb eines Gehäuses zwischen zwei Endpositionen schwenkbar sowie Zwischenpositionen einnehmbar gelagert ist und – eine Gehäusewand (9), eine Trennwand (7) und die Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) den Frischluftkanal (2) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (9) in Verbindung mit der Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) eine den Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals (2) in Strömungsrichtung (3) der Frischluft zur Kompensation des Staudruckes innerhalb des Frischluftkanals (2) verjüngende Kontur ausbilden, wobei die Gehäusewand (9) eine Ausformung (18) aufweist und die Ausformung (18) mit einer von der Gehäusewand (9) ausgehenden, schräg in den Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals (2) hineinragenden und den Strömungsquerschnitt verringernden Fläche (18a) sowie einer sich in Strömungsrichtung (3) der Frischluft an die Fläche (18a) anschließenden, parallel zur Gehäusewand (9) ausgerichteten Fläche (18b) ausgebildet ist.
Lufteinlass (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (10) als Frisch-/Umluft-Staudruck-Klappe um eine Drehachse (15) drehbar ausgebildet ist.
Lufteinlass (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (10) stufenlos drehbar ist, sodass zwischen den Endpositionen der Klappe (10) beliebige Zwischenpositionen einstellbar sind, wobei in der ersten Endposition der Frischluftkanal (2) vollständig verschlossen und der Umluftkanal (4) vollständig geöffnet sind sowie in der zweiten Endposition der Frischluftkanal (2) vollständig geöffnet und der Umluftkanal (4) vollständig geschlossen sind, sodass in der ersten Endposition nur Frischluft, in der zweiten Endposition nur Umluft und in den Zwischenpositionen eine Mischung aus Frischluft und Umluft durch den Luftaustritt förderbar ist.
Lufteinlass (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (10) eine erste Längsseite (11) und eine zweite Längsseite (13) aufweist und die sich zwischen den Längsseiten (11, 13) erstreckende Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) mit einer von der Form eines Teilbereiches eines schalenförmigen Hohlzylinders mit konstantem Abstand der Oberfläche von der Drehachse (15) abweichenden Kontur ausgebildet ist, wobei – die Längsseiten (11, 13) in Richtung der Drehachse (15) ausgerichtet sind, – der Teilbereich der Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) einen Winkelbereich von 0° bis 90° umfasst und – die Oberfläche (17a, 17b) Bereiche mit sich unterschiedlich ändernden Abständen zur Drehachse (15) aufweist.
Lufteinlass (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (17b) im Querschnitt senkrecht zur Drehachse (15) ausgehend von der ersten Längsseite (11) in Richtung der zweiten Längsseite (13) – in einem ersten Bereich (A) konvex gekrümmt ausgebildet ist, – in einem sich an den ersten Bereich (A) anschließenden zweiten Bereich (B), einem sich an den zweiten Bereich (B) anschließenden dritten Bereich (C) und einem sich an den dritten Bereich (C) anschließenden vierten Bereich (D) jeweils mit einer geraden Oberfläche ausgebildet ist sowie – in einem sich an den vierten Bereich (D) anschließenden fünften Bereich (E) konvex gekrümmt ausgebildet ist, wobei sich der Abstand der Oberfläche (17b) von der Drehachse (15) – im ersten und zweiten Bereich (A, B) verringert, – im dritten und vierten Bereich (C, D) vergrößert, – im fünften Bereich (E) konstant ist und – die Übergänge zwischen den Bereichen (A, B, C, D, E) stetig ausgebildet sind.
Lufteinlass (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (17b) der Klappe (10) und die gegenüberliegend der Oberfläche (17b) angeordnete Oberfläche der Ausformung (18) der Gehäusewand (9) derart ausgebildet sind, dass sich der Strömungsquerschnitt des Frischluftkanals (2) in Strömungsrichtung (3) der Frischluft in einem Stellbereich der Klappe von 0° bis 23° trichterförmig verjüngt.
Lufteinlass (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Frischluftkanal (2) und den Umluftkanal (4) voneinander trennende Trennwand (7) eine Stirnseite mit einem an der Stirnseite ausgebildeten Vorsprung (20) aufweist, wobei – die Stirnseite und der Vorsprung (20) in Richtung der Oberfläche (17b) der Klappe (10) ausgerichtet sind und der Vorsprung (20) einen Spalt (19) zwischen der Oberfläche (17b) und der Stirnseite begrenzt sowie – die Oberfläche (17b) der Klappe (10) in Verbindung mit dem der Oberfläche (17b) gegenüberliegend angeordneten Vorsprung (20) der Trennwand (7) derart ausgebildet sind, dass der Spalt (19) in einem Stellbereich der Klappe von 0° bis 23° konstant und minimal ist, sodass der Bypassmassestrom zwischen dem Frischluftkanal (2) und dem Umluftkanal (4) minimal ist.
Lufteinlass (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsseiten (11, 13) der Oberfläche (17a, 17b) der Klappe (10) Dichtungen (12, 14) angeordnet sind, wobei sich die Dichtungen (12, 14) vollständig entlang der Längsseiten (11, 13) erstrecken und mit der Klappe (10) fest verbunden sind, sodass die Dichtungen (12, 14) in Verbindung mit der Klappe (10) je nach Stellung der Klappe (10) in einer der Endpositionen den Frischluftkanal (2) oder den Umluftkanal (4) verschließbar ausgebildet sind.