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Die Erfindung betrifft einen luftführenden Abschnitt eines Kraftfahrzeugklimagerätes, insbesondere eine Luftleitanordnung zur Führung der konditionierten Luft von dem Kraftfahrzeugklimagerät über einen Luftkanal in einen Luftverteiler im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs.
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Mehrzonen-Klimageräte können einen oder mehrere Abgänge für den hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs, auch Fond genannt, aufweisen, wobei bis zu 40% der Gesamtluftmenge für den Fond zur Verfügung stehen sollen, ohne dass ein zusätzliches Gebläse vorgesehen werden muss. Dabei sind im Stand der Technik zwei Konzepte bekannt. Zum einen werden Kraftfahrzeugklimageräte mit nur einem Auslass für die Luftversorgung des Fonds verwendet, zum anderen werden Kraftfahrzeugklimageräte mit separaten Auslässen für unterschiedliche Temperaturebenen im Fond, wie beispielsweise für die Belüftung des Kopf- und des Fußraums, verwendet.
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Bei Kraftfahrzeugklimageräten mit nur einem Auslass wird ein einzelner Luftkanal zur Versorgung des Fonds verwendet. Derartige Luftkanäle ermöglichen einen hohen Luftdurchsatz mit einem geringen Druckverlust. Die Luftverteilung im Fond erfolgt dann gegebenenfalls in verschiedenen Ebenen zur Versorgung des Kopf- und des Fußraumes durch zusätzliche Luftverteileinheiten.
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Bei großen klimatisierten Personenkraftwagen, aber auch in Fahrzeugen der gehobenen Klasse, ist es außerdem üblich, für die Passagiere im Fond ein zusätzliches Klimagerät mit eigenem Verdampfer anzuordnen, was eine individuellere Steuerung der Temperatur im Fond ermöglicht.
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Alternativ kann eine individuelle Temperierung der Auslässe des Fonds erreicht werden, ohne ein zusätzliches Klimagerät im Fond zu platzieren. So werden bei einer Versorgung des Fonds mit unterschiedlich temperierter Luft separate Luftkanäle für Kalt- und Warmluft vom Klimagerät über separate Auslässe zum Fond geführt, welche die Luftströme mit unterschiedlicher Temperatur vom Frontbereich in den Fond des Kraftfahrzeuges transportieren. Hier werden die temperierten Luftströme in den Luftverteileinheiten des Fonds gegebenenfalls gemischt und in die Ebenen Kopf- und Fußraum verteilt.
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In der
EP 1205321 A2 wird dargelegt, wie ein Luftstrom in den hinteren Fahrzeugbereich geleitet und je nach Anforderungen dort mit PTC-Elementen erwärmt wird. Mindestens zwei flache Luftkanäle im Bodenbereich leiten erwärmte und gekühlte Luft von dem Klimagerät in den Fond, wo sie in den Luftverteileinheiten je nach Anforderung mit Hilfe von Temperaturmischklappen gemischt werden.
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Nachteilig an Kraftfahrzeugklimageräten mit nur einem Auslass für den Fond ist, dass sich in langen Luftkanälen eine gleichmäßige Temperaturverteilung der Luftströmung einstellt und somit ohne weitere Vorkehrungen keine gewünschte Schichtung zwischen den Luftströmungen für den Kopf- und den Fußraum möglich ist.
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Die Anordnung eines weiteren Klimagerätes für die Passagiere im Fond ermöglicht zwar eine individuelle Steuerung der Temperatur im Fond, führt jedoch durch die zusätzlichen Bauteile zu einem erhöhten Bauraumbedarf und zu einer Verteuerung des Fahrzeuges. Daher sind derartige Anordnungen nur als Sonderausstattung und bei großem Innenraumvolumen und teuren Kraftfahrzeugen zu finden.
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Bei Geräten mit dezidierten Auslässen und mehreren Luftkanälen weisen letztere allerdings aufgrund des engen Bauraums meist nur geringe Querschnitte und damit einhergehend hohe Druckverluste auf, wodurch sich der nach hinten gelieferte Anteil der Gesamtluftmenge reduziert. Um dennoch die bei großen Fahrzeugen aufgestellte Forderung nach 40% der Gesamtluftmenge für den Fond zu erreichen, muss die Aufteilung der Luftströme am Klimagerät zwischen Vorne und Hinten auf Kosten der Gesamtluftmenge verschoben werden. Dies führt zu einem höheren Geräuschniveau und einer geringeren Effizienz des Klimagerätes. Dazu kommen noch die weiteren Nachteile, dass zum ersten die zusätzlichen Luftkanäle den nutzbaren Innenraum verkleinern und zum zweiten beispielsweise im Falle des bloßen Kühlens die zum Heizen benötigten Luftkanäle in den Fond ohne Funktion sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein leichtes und kostengünstiges Kraftfahrzeugklimagerät zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik den Komfort bezüglich der Klimatisierung für die Passagiere im Fond mit geringem Aufwand wesentlich verbessert, wozu das Bereitstellen eines hohen Luftdurchsatzes in den Fond bei einem geringem Geräuschniveau gehört.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Luftbehandlungs- und Luftleitanordnung für die Klimatisierung von Kraftfahrzeugen gelöst, welche ein Kraftfahrzeugklimagerät mit einem Auslass zur Luftversorgung eines Kraftfahrzeugfonds aufweist, wobei der Auslass einen geschichteten Warm-Kaltluftstrom abgibt. Dabei ist der Auslass zur Luftversorgung eines Kraftfahrzeugfonds mit einem großen Querschnitt ausgestaltet. In diesem Zusammenhang bedeutet großer Querschnitt eine Austrittsfläche, die mindestens der Querschnittsfläche der ersten Ausführung nach dem Stand der Technik entspricht oder die Querschnittsflächen mindesten zweier Luftkanäle der zweiten Ausführung nach dem Stand der Technik umfasst.
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Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass diese Anordnung einen äußerlich einteiligen Luftkanal mit einer inneren Kompartimentierung zur separaten Leitung einer warmen und einer kalten Luftströmung in den Kraftfahrzeugfond aufweist, wobei der Luftkanal den Warm-Kaltluftstrom vom Auslass des Kraftfahrzeugklimagerätes aufnimmt. Die Kompartimentierung des Luftkanals ist quer zu der Richtung des Temperaturgradienten der Luft in dem Auslass des Klimagerätes ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Länge des Luftkanals.
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Die Richtung des Temperaturgradienten wird in der Regel als diejenige Richtung definiert, in der die Temperatur in einem Medium am schnellsten zunimmt und kann für jeden beliebigen Punkt innerhalb des Temperaturfeldes angegeben werden. Wenn beispielsweise eine Temperaturschichtung vorliegt, bei der kalte Luft aus dem unteren Teil eines Auslasses strömt und warme aus dem oberen, dann zeigt der Temperaturgradient von einem beliebigen Punkt in dem kalten Bereich senkrecht nach oben in den warmen Bereich.
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Gekennzeichnet ist die Lösung dadurch, dass diese Anordnung ein Luftverteilelement aufweist, welches den Warmluftstrom und den Kaltluftstrom separat aus dem Luftkanal aufnimmt und den Warmluftstrom und den Kaltluftstrom je nach Anforderung gemischt oder ungemischt an Fondauslässe für die Belüftung für den Kopf- und den Fußraum abgibt.
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Als besonderer Vorteil der erfinderischen Lösung ist anzuführen, dass die Kompartimentierung in dem Luftkanal als eine ebene Zwischenwand ausgebildet ist, welche den Luftkanal in zwei separat durchströmbare Kammern teilt.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Zwischenwand in dem Luftkanal aus dem Material des Luftkanals ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird dadurch weiter ausgeführt, dass die Zwischenwand in dem Luftkanal mit einer thermisch isolierenden Beschichtung ausgebildet ist.
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Im bevorzugten Falle ist die Zwischenwand in dem Luftkanal aus einem thermisch isolierenden Material ausgebildet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass der Luftkanal einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
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Die Erfindung wird vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass der Querschnitt des Luftkanals über die Länge des Luftkanals gleich ausgebildet ist.
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Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Kraftfahrzeugklimagerät genau einen Auslass zur Luftversorgung des Kraftfahrzeugfonds aufweist.
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Bei einer konventionellen Strömungsleitung mit komplett separaten Lüftungskanälen bleibt beispielsweise im Modus Heizen der Kaltluftkanal ohne Funktion, beziehungsweise umgekehrt. Dadurch werden in den Hauptmodi Kühlen oder Heizen lediglich die halben Luftkanalquerschnitte genutzt.
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Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Konzeption zu Grunde, dass durch die variabel wählbare Temperaturverteilung des Kraftfahrzeugklimagerätes in Kombination mit der besonderen Gestaltung dessen einteiligen Auslasses stets der gesamte Luftkanalquerschnitt, das heißt die Summe beider Kammern, zur Strömungsführung genutzt wird.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass beispielsweise im Hauptmodus Kühlen das Klimagerät nach der Vorgabe der Fahrgäste nur gekühlte Luft zur Verfügung stellt, die von beiden Kammern des Luftkanals aufgenommen wird, wodurch auf dem Transportweg lediglich ein geringer Druckverlust erzielt wird. Im dem anderen Hauptmodus läuft mit der erwärmten Luftströmung der analoge Vorgang ab.
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Im Temperaturwahlbereich zwischen dem reinen Heizen und dem reinen Kühlen stellt das Klimagerät eine definiert geschichtete Temperaturverteilung zu Verfügung, die der geteilte Luftkanal entsprechend aufnimmt. Somit können im Kopf- und Fußbereich des Fonds verschiedene Heiz- und Belüftungs-Modi mit unterschiedlichen Temperaturen und Belüftungsstärken realisiert werden.
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Besonders vorteilhaft ist es bereits während der Montage, da sich ein großer Luftkanal schneller montieren lässt als zwei kleinere.
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Gegenüber dem Stand der Technik bietet die Erfindung den Vorteil, dass ein leichtes Klimagerät mit geringeren Bauteil- und Montagekosten bei geringem Systemdruckverlust und niedrigerem Geräuschniveau eine hohe Gesamtluftmenge mit einer Temperaturschichtung zu den hinteren Auslässen befördern kann. Zusätzlich benötigt der geteilte Luftkanal in den Fond nicht mehr Bauraum als ein herkömmlicher nach dem Stand der Technik.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung. Es zeigt:
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1: Anordnung eines Kraftfahrzeugklimageräts mit einem einteiligen Ausgang und einem angeschlossenen zweigeteilten Luftkanal für einen Luftverteiler im Fond.
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In 1 wird eine Anordnung eines Kraftfahrzeugklimageräts 1 mit einem einteiligen Auslass 2 und einem angeschlossenen zweigeteilten Luftkanal 4 für einen Luftverteiler 8 im Fond schematisch dargestellt. Der einteilige Auslass 2 ist gekennzeichnet durch eine Öffnung für den geschichteten Warm- und Kaltluftstrom 3, welcher für den Fond bereitgestellt wird und der beispielsweise in dem Auslass 2 in senkrechter Richtung aufwärts nach seiner Temperatur von kalt nach warm geschichtet ist. Die Temperaturschichtung in der Luft im Auslass 2 des Kraftfahrzeugklimagerätes 1 wird dadurch erreicht, dass ein Teil des Luftstroms in dem Kraftfahrzeugklimagerät 1 gekühlt wird, währenddessen ein anderer Teil des Luftstroms erwärmt wird und die Teilströme zum Auslass 2 für den Fond wieder gezielt als geschichteter Warm- und Kaltluftstrom 3 zusammengeführt werden.
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Dem Auslass 2 der Klimaanlage 1 angeschlossen ist der Eingang des einteiligen Luftkanals 4, der durch eine ebene Zwischenwand 5 in zwei Kammern aufgeteilt ist. Diese Zwischenwand 5 ist in der Art angeordnet, dass sie quer zu dem Temperaturgradienten der Luft in dem Auslass 2 des Klimagerätes 1 verläuft, wodurch die obere Kammer des Luftkanals beispielsweise den als Warmluftstrom 6 und die untere Kammer den als Kaltluftstrom 7 bezeichneten Anteil des geschichteten Warm- und Kaltluftstroms 3 aufnimmt, den die Klimaanlage 1 für den Fond bereitstellt. Die Zwischenwand 5 ist über die gesamte Länge des Luftkanals 4 ausgebildet und kann entweder aus demselben Material wie der Luftkanal 4 bestehen, aus einem thermisch isolierenden Material oder mit einer thermisch isolierenden Beschichtung ausgebildet sein. In 1 wird der Luftkanal 4 mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellt, der über die Länge des Luftkanals 4 gleich ausgebildet ist.
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An dem Ausgang des Luftkanals 4 ist ein Luftverteilelement 8 angeschlossen, welches den Warmluftstrom 6 und den Kaltluftstrom 7 separat aus dem Luftkanal 4 aufnimmt und den Warmluftstrom 6 und den Kaltluftstrom 7 je nach Anforderung gemischt oder ungemischt an die Fondauslässe für die Belüftung des Kopfraums 9 und des Fußraums 10 abgibt. Somit kann nicht nur die austretende Luftmenge für die Belüftung des Kopf- und Fußraumes gesteuert, sondern auch die Lufttemperatur von den Passagieren im Fond individuell ausgewählt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugklimagerät
- 2
- Auslass für Fond
- 3
- geschichteter Warm- und Kaltluftstrom
- 4
- Luftkanal
- 5
- Kompartimentierung, Zwischenwand
- 6
- Warmluftstrom
- 7
- Kaltluftstrom
- 8
- Luftverteiler/Luftverteilelement
- 9
- Fondauslass Kopfraum
- 10
- Fondauslass Fußraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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