DE102014100928B4

DE102014100928B4 - Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014100928B4
Application number: DE102014100928.2A
Authority: DE
Inventors: Lakhi Nandlal Goenka; Eric Keith Haupt; Heidi Crandall
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: DE102014100928A1; US20140213166A1; CN103963603A; CN103963603B; KR20160014736A; US10202019B2; KR20140097993A

Abstract

Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs- (HVAC-)System (10) für ein Kraftfahrzeug (12), umfassend:- ein Gehäuse (14) mit einer Länge (16) größer als eine Breite (20), wobei die Länge (16) des Gehäuses im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs (12) ist und wobei das Gehäuse (14) zumindest teilweise zwischen den Vordersitzen (22) des Kraftfahrzeugs (12) angeordnet ist,- mindestens einen zwischen den Vordersitzen (22) des Kraftfahrzeugs (12) angeordneten Wärmeübertrager (26, 28); und- eine Gebläseanordnung (24), welche in dem Gehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Gebläseanordnung (24) benachbart zu einem Armaturenbrett (30) des Fahrzeugs (12) angeordnet ist, wobei die Gebläseanordnung (24) in dem Motorraum (35) des Fahrzeugs (12) mit einer Schutzwand (36) zwischen der Gebläseanordnung (24) und dem Innenraum des Fahrzeugs (12) angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein modulares HVAC-System mit minimalen Bauraumbedarf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeuges werden die Form sowie die Abmessungen der Fahrzeugkarosserie definiert. Dadurch wird die maximale Größe des Bauraums, welcher für die einzubauenden Fahrzeugsysteme und Bauteile verfügbar ist, bestimmt. Das Ergebnis dieses Prozesses wird häufig als die Festlegung des Bauraumbedarfs bezeichnet. Der Bauraumbedarf der HVAC-Systeme, insbesondere Klimaanlagen, macht aufwendige Entwicklungsarbeiten erforderlich, da Ausstattungen dieser Art einen erheblichen Bauraum notwendig machen, welcher bis in den Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs vordringt. HVAC-Systeme umfassen typischerweise eine Vielzahl von Wärmeübertragern, einen Gebläsemotor und weitere elektrische und mechanische Bauteile, welche bei der Festlegung des Bauraumbedarfs zu berücksichtigen sind.
Derartige Entwicklungsarbeiten konzentrieren sich auf die Minimierung der Größe des HVAC-Systems und die Positionierung des HVAC-Systems in dem Fahrzeug, so dass eine Behinderung der Fahrzeuginsassen reduziert wird. Demzufolge wird das HVAC-System häufig in dem Armaturenbrett positioniert, um den Fußraum zu maximieren, welcher dem Fahrer und dem Beifahrer zur Verfügung steht. Durch die Positionierung des HVAC-Systems in dem Armaturenbrett wird jedoch der Raum maximiert, den das Armaturenbrett an einer Vorderseite des Fahrzeugs einnimmt, wodurch der Einbauraum in Längsrichtung des Fahrzeugs vergrößert wird.
Somit besteht ein Bedarf für ein HVAC-System, welches in dem Armaturenbrett keinen Platz beansprucht und gleichzeitig in dem Innenraum eines Fahrzeugs weniger Raum einnimmt.
Druckschrift US 5 222 372 A offenbart eine modulare Fahrzeug-Klimaanlage und Heizungsanordnung, bei der die operativen Teile der Klimaanlage innerhalb einer Gehäuseeinfassung angeordnet sind. Dabei kann ein Teil des Gehäuses auch im Motorraum angeordnet sein, wobei sich die Gebläseanordnung im Fahrgastraum befindet.
Aus US 5 816 064 A ist eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt, die vollständig innerhalb einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs untergebracht ist.
Aus FR 2 965 219 A3 ist eine Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug bekannt, bei der ein einteiliges Gehäuse zumindest teilweise im Fahrzeuginnenraum und in einer vorderen Kammer angeordnet ist, wobei eine vom Gehäuse umfasste Gebläseanordnung in der vorderen Kammer angeordnet ist.
Druckschrift DE 10 2005 009 325 A1 lehrt eine Klimaanlage mit einer flachen länglichen Bauform, bei der ein Gebläse und ein Wärmeübertrager beabstandet angeordnet sind.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise ein HVAC-System entwickelt, welches in dem Armaturenbrett keinen Platz beansprucht und gleichzeitig in dem Innenraum eines Fahrzeugs einen minimierten Platzbedarf erforderlich macht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein HVAC-System für ein Kraftfahrzeug ein Gehäuse mit einer Länge größer als eine Breite, wobei das Gehäuse mit der Länge im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs und zumindest teilweise zwischen Vordersitzen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und eine Gebläseanordnung, wobei die Gebläseanordnung benachbart zu einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein HVAC-System für ein Kraftfahrzeug ein Gehäuse mit einer Länge größer als eine Breite, wobei das Gehäuse mit der Länge im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs und zumindest teilweise zwischen Vordersitzen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und eine Gebläseanordnung, welche mit einer Außenseite des Kraftfahrzeugs in Fluidverbindung steht und in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Gebläseanordnung benachbart zu einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist.
Figurenliste
Die vorstehenden sowie weiteren Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Lichte der beigefügten Zeichnungen vom Fachmann ohne Weiteres erkannt werden, wobei:

1 schematische Teilansicht von oben vom Inneren eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einem eingebauten HVAC-System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsdarstellung des HVAC-Systems und eines Teils des Inneren gemäß 1 zeigt;
3 eine Querschnittsdarstellung eines HVAC-Systems und eines Teils vom Innenraum eines Fahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
4 eine Querschnittsdarstellung eines HVAC-Systems und eines Teils vom Innenraum eines Fahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschreiben und zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung umsetzen und anwenden zu können, und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.
Die 1 und 2 zeigen ein HVAC-System 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das HVAC-System 10 ist an einer Innenseite eines Kraftfahrzeugs 12, beispielsweise einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor oder einem batteriebetriebenen Kraftfahrzeug, angeordnet. Das HVAC-System 10 kann allerdings auch in jedem beliebigen anderen Fahrzeug angeordnet sein, welches ein HVAC-System erfordert.
Das HVAC-System 10 umfasst ein Gehäuse 14, eine Gebläseanordnung 24, einen ersten Wärmeübertrager 26 und einen zweiten Wärmeübertrager 28. Die Abmessungen und die Form des Gehäuses spiegeln die allgemeinen Abmessungen und Formen der Bauteile des darin angeordneten HVAC-Systems 10 wieder. Wie in den 1 bis 3 dargestellt, sind die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bauteile des HVAC-Systems im Wesentlichen in der gleichen Ebene auf im Wesentlichen gleicher Höhe ausgerichtet. Die Bauteile können allerdings auch in Bezug auf die Gebläseanordnung 24 ausgerichtet sein, welche auf einer Höhe oberhalb der Höhe entweder des einen Wärmeübertragers oder der beiden Wärmeübertrager 26, 28 angeordnet ist, oder die Wärmeübertrager 26, 28 können auf einer Höhe bzw. auf Höhen oberhalb der Höhe der Gebläseanordnung 24 angeordnet sein. In ähnlicher Weise können jeweils die Gebläseanordnung 24, der erste Wärmeübertrager 26 und der zweite Wärmeübertrager 28 jeweils auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, wodurch sich ein HVAC-System 10 und ein Gehäuse 14 mit einer treppenstufenförmigen Querschnittsform ergeben, wie in 4 gezeigt.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, ist eine Länge 16 des HVAC-Systems 10 größer als eine Höhe 18 des HVAC-Systems. Eine Breite 20 des HVAC-Systems 10 beträgt weniger als die Länge 16, kann allerdings gegebenenfalls größer oder kleiner sein als die Höhe 18 des HVAC-Systems. Mit zunehmender Breite 20 des HVAC-Systems 10 verringert sich die Höhe 18, um den Einfluss auf den Bauraumbedarf an dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 12 zu minimieren. Es ist wünschenswert, die Breite 20 des HVAC-Systems zu minimieren, um den Fahrgastsitzraum zu maximieren. Wie in 1 am deutlichsten dargestellt, ist das HVAC-System 10 zwischen Vordersitzen 22 des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet, und die Länge 16 des HVAC-Systems 10 ist im Wesentlichen parallel zu einer Längsmittelachse des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet. Ein Teil des HVAC-Systems 10 kann zwischen den Vordersitzen 22 angeordnet sein, so dass gegebenenfalls nur der Teil dazwischen angeordnet sein kann, welcher einen oder beide Wärmeübertrager 26, 28 oder das gesamte HVAC-System 10 enthält.
Die Gebläseanordnung 24 umfasst einen Lüfter, einen Motor und weitere elektrische Bauteile zum Ansaugen von Luft in das HVAC-System 10 durch die Wärmeübertrager 26, 28 und in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 12. Die Gebläseanordnung 24 steht mit einer Frischlufthaube 32 über einen Kanal 34 in Fluidverbindung. Der Kanal 34 kann gegebenenfalls teilweise oder ganz in dem Armaturenbrett 30, unterhalb des Armaturenbretts 30 oder in einem Motorraum 35 des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet sein. In der in den 1, 2 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Gebläseanordnung 24 im Innenraum des Kraftfahrzeugs 12 und unterhalb des Armaturenbretts 30 angeordnet. In der Ausführungsform gemäß 3 ist die Gebläseanordnung 24 in dem Motorraum 35 des Fahrzeugs mit einer Schutzwand 36 zwischen der Gebläseanordnung 24 und dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet. Die Ausführungsform gemäß 3 kann in jedem beliebigen Kraftfahrzeug, bestenfalls in einem batteriebetriebenen Fahrzeug oder einem Hybridfahrzeug ohne Verbrennungsmotor oder mit einem kleinstdimensionierten Motor, eingesetzt werden.
Der erste Wärmeübertrager 26 ist in Stromabwärtsrichtung ausgehend von der Gebläseanordnung 24 und in Stromaufwärtsrichtung ausgehend von dem zweiten Wärmeübertrager 28 angeordnet. Wie in den 1 bis 4 dargestellt, ist der erste Wärmeübertrager 26 ein Verdampfer, welcher ausgelegt ist, Luft zu kühlen, welche durch das HVAC-System 10 strömt. Das HVAC-System 10 kann einen Kanal (nicht dargestellt) umfassen, um zwischen dem HVAC-System 10, dem ersten Wärmeübertrager 26 und dem zweiten Wärmeübertrager 28 oder einer Kombination davon, und zwischen einer Außenseite des Kraftfahrzeugs 12 eine Fluidverbindung herzustellen, um von dort aus die Kondensatströmung zu ermöglichen. Typischerweise steht der Kanal mit einem Abflusskanal in Verbindung, welcher einen porösen Filter aufweist, welcher in einer Bodenplatte des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet ist, um einen effizienten Abfluss des Kondensats zu ermöglichen. Durch die Bereitstellung eines Kanals, um eine Kondensatströmung zu einer Außenseite des Fahrzeugs zu ermöglichen, wird der Kontakt zwischen dem Kondensat und den elektrischen Bauteilen des HVAC-Systems 10 und dem Kraftfahrzeug 12 minimiert. Es soll erkannt werden, dass der erste Wärmeübertrager 26 gegebenenfalls in Stromabwärtsrichtung ausgehend von dem zweiten Wärmeübertrager 28 angeordnet sein kann.
Der zweite Wärmeübertrager 28 ist in Stromabwärtsrichtung ausgehend von dem ersten Wärmeübertrager 26 angeordnet. Wie in den 1 bis 4 dargestellt, ist der zweite Wärmeübertrager 28 ein Heizkörper zum Erwärmen der Luft, welche durch das HVAC-System 10 strömt. Der zweite Wärmeübertrager 28 kann jede beliebige Einrichtung sein, welche in der Lage ist, Luft wie gewünscht zu erwärmen. Der zweite Wärmeübertrager 28 kann mit einem Zusatzheizer 44, beispielsweise einem PTC-Heizer, wie in den 1 bis 4 gezeigt, verbunden sein, oder der zweite Wärmeübertrager 28 kann in dem HVAC-System 10 das einzige Heizgerät sein. Es soll erkannt werden, dass der Zusatzheizer 44 jede beliebige Einrichtung sein kann, welche in der Lage ist, Luft wie gewünscht zu erwärmen.
Beim Einsatz wird Frischluft von einer Außenseite des Kraftfahrzeugs 12 durch die Frischlufthaube 32 und durch den Kanal 34 über die Gebläseanordnung 24 in das HVAC-System 10 gesaugt. Die Frischluft kann durch Umluft, welche von der Innenseite des Kraftfahrzeugs 12 durch eine Umluft-Öffnung 38 durch das HVAC-System 10 angesaugt wird, unterstützt oder ersetzt werden. Die Umluft-Öffnung 38 ist benachbart zu dem Armaturenbrett 30 angeordnet oder kann gegebenenfalls unter dem Armaturenbrett 30, vor dem Armaturenbrett oder als Teil des Armaturenbretts 30 angeordnet sein. Die Luft wird durch die Gebläseanordnung 24 zum Strömen durch die Wärmeübertrager 26, 28 gebracht. In einem Kühlmodus wird die Luft zum Strömen durch den ersten Wärmeübertrager 26 und anschließend zum Strömen durch ein Fahrzeug-Distributionssystem (nicht dargestellt) gebracht, um eine Innenseite des Kraftfahrzeugs 12 zu kühlen. In einem Heizmodus wird die Luft zum Strömen durch den zweiten Wärmeübertrager 28 und zum Strömen durch ein Fahrzeug-Distributionssystem gebracht, um eine Innenseite des Kraftfahrzeugs 12 zu erwärmen. Die durch den zweiten Wärmeübertrager 28 strömende Luft kann auch durch den Zusatzheizer 44 erwärmt werden. Das Fahrzeug-Distributionssystem umfasst Kanäle oder Leitungen (nicht dargestellt) und Entlüftungsöffnungen (nicht dargestellt). Das HVAC-System 10 kann als einzelnes HVAC-System für das Kraftfahrzeug 12 verwendet werden, oder das HVAC-System 10 kann ein Standard HVAC-System, wie es im Stand der Technik bekannt ist, ergänzen. Das HVAC-System 10 kann mit Fahrzeug-Distributionssystemen, umfassend Leitungen und Entlüftungsöffnungen zur Bereitstellung erwärmter oder gekühlter Luft an den vorderen Fahrgastraum, den hinteren Fahrgastraum oder sowohl an den vorderen und den hinteren Fahrgastraum des Fahrzeugs hin zu und durch die Vordersitze 22 und/oder die Rücksitze 40 und/oder hin zu und durch ein Lenkrad 42 des Fahrzeugs, in Fluidverbindung stehen.
Da die Gebläseanordnung 24 entweder unterhalb des Armaturenbretts 30 ( 1, 2 und 4) oder hinter der Schutzwand 36 und in dem Motorraum (3) angeordnet ist, können Geräusche, Schwingungen und Rauheit (NVH = Noise Vibration Harshness), die aus dem HVAC-System 10 und insbesondere aus der Gebläseanordnung 24 resultieren, minimiert werden, so dass die Fahrzeuginsassen während dem Betrieb in dem Kraftfahrzeug 12 nicht gestört werden. Ein weiterer Vorteil der Positionierung der Gebläseanordnung 24 besteht darin, dass der durch die Bauteile des HVAC-Systems 10 in dem Armaturenbrett 30 beanspruchte Raum minimiert wird, wodurch der Bauraum in dem Armaturenbrett 30 für weitere Bauteile freigegeben wird, oder ein kleinstdimensioniertes Armaturenbrett 30 für eine offenere Front im Innenraum des Kraftfahrzeugs 12 ermöglicht wird. Dadurch, dass die Länge 16 des HVAC-Systems 10 größer ist als eine Breite 20 des HVAC-Systems und das HVAC-System 10 parallel zu einer Längsmittelachse des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet ist, beansprucht das HVAC-System 10 in dem Fahrzeug solchen Raum, welcher typischerweise ungenutzt bleibt, beispielsweise unterhalb des Armaturenbretts 30, oder Raum, welcher als Leerraum oder Stauraum, beispielsweise eine Mittelkonsole, ungenutzt bleibt. Weiterhin, in der Ausführungsform des HVAC-Systems 10 gemäß 1, 2 und 4, ist die Gebläseanordnung 24 unterhalb des Armaturenbretts 30 in dem Gehäuse 14 angeordnet, und ist somit für Wartungszwecke und zum Austausch dazugehöriger Luftfiltereinrichtungen (nicht dargestellt) leichter zugänglich.
Aus der vorangehenden Beschreibung soll der Fachmann ohne Weiteres in die Lage versetzt sein, essentielle Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erkennen und Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vorzunehmen, um die Erfindung an verschiedene Anwendungsgebiete und Bedingungen anzupassen, ohne dabei vom Geiste und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: HVAC-System
12: Kraftfahrzeug
14: Gehäuse
16: Länge
18: Höhe
20: Breite
22: Vordersitz
24: Gebläseanordnung
26, 28: Wärmeübertrager
30: Armaturenbrett
32: Frischlufthaube
34: Kanal
35: Motorraum
36: Schutzwand
38: Umluft-Öffnung
40: Rücksitz
42: Lenkrad
44: Zusatzheizer

Claims

Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs- (HVAC-)System (10) für ein Kraftfahrzeug (12), umfassend: - ein Gehäuse (14) mit einer Länge (16) größer als eine Breite (20), wobei die Länge (16) des Gehäuses im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs (12) ist und wobei das Gehäuse (14) zumindest teilweise zwischen den Vordersitzen (22) des Kraftfahrzeugs (12) angeordnet ist, - mindestens einen zwischen den Vordersitzen (22) des Kraftfahrzeugs (12) angeordneten Wärmeübertrager (26, 28); und - eine Gebläseanordnung (24), welche in dem Gehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Gebläseanordnung (24) benachbart zu einem Armaturenbrett (30) des Fahrzeugs (12) angeordnet ist, wobei die Gebläseanordnung (24) in dem Motorraum (35) des Fahrzeugs (12) mit einer Schutzwand (36) zwischen der Gebläseanordnung (24) und dem Innenraum des Fahrzeugs (12) angeordnet ist.
HVAC-System (10) nach Anspruch 1, wobei die Gebläseanordnung (24) mit einer Außenseite des Kraftfahrzeugs (12) in Fluidverbindung steht.
HVAC-System (10) nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Frischlufthaube (32), welche mit der Gebläseanordnung (24) in Fluidverbindung steht und zwischen der Außenseite und der Gebläseanordnung (24) eine Fluidverbindung bereitstellt, um einen Frischluftstrom durch das HVAC-System (10) zu ermöglichen.
HVAC-System (10) nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Kanal (34), welcher zwischen der Frischlufthaube (32) und der Gebläseanordnung (24) eine Fluidverbindung bereitstellt.
HVAC-System (19) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Umluft-Öffnung (38), welche in dem Gehäuse (14) ausgebildet ist und zwischen einer Innenseite des Kraftfahrzeugs (12) und der Gebläseanordnung (24) eine Fluidverbindung bereitstellt.
HVAC-System (10) nach Anspruch 1, wobei die Gebläseanordnung (24) zumindest mit einem der Vordersitze (22) des Kraftfahrzeugs (12), einem der Rücksitze (40) des Kraftfahrzeugs (12) und einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs (12) in Fluidverbindung steht.
HVAC-System (10) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (14) eine treppenstufenförmige Querschnittsform aufweist.
Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs- (HVAC-)System (10) für ein Kraftfahrzeug (12), umfassend: - ein Gehäuse (14) mit einer Länge (16) größer als eine Breite (20), wobei die Länge (16) des Gehäuses (14) im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs (12) und zumindest teilweise zwischen den Vordersitzen (22) des Kraftfahrzeugs (12) angeordnet ist, - mindestens einen zwischen den Vordersitzen (22) des Kraftfahrzeugs (12) angeordneten Wärmeübertrager (26, 28); und - eine Gebläseanordnung (24), welche mit einer Außenseite des Kraftfahrzeugs (12) in Fluidverbindung steht und in dem Gehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Gebläseanordnung (24) in dem Motorraum (35) des Fahrzeugs mit einer Schutzwand (36) zwischen der Gebläseanordnung (24) und dem Innenraum des Fahrzeugs (12) angeordnet ist.