DE102014109925A1

DE102014109925A1 - Mehrzonen-Klimatisierungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014109925A1
Application number: DE102014109925.7A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Derx
Original assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Current assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-01-21
Also published as: WO2016008684A1

Abstract

Die Erfindung betrifft mehrzonige Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Klimatisierungseinrichtung wenigstens eine Klimatisierungsmischzone (6) aufweist mit: einem ersten Luftzuflusskanal (8a) und einem zweiten Luftzuflusskanal (8b), mit einer zwischen dem ersten und zweiten Luftzuflusskanal angeordneten Mischklappe (8) zum Steuern einer Luftzufuhr in den ersten und/oder den zweiten Luftzuflusskanal, und einer Hauptklappe (10) an einer stromabwärtigen Seite des zweiten Luftzuflusskanals (8b) zum Steuern eines Luftzuflusses zu der Klimatisierungsmischzone (6) und/oder zu einer weiteren Klimatisierungsmischzone (4), sowie einen von der Klimatisierungsmischzone (6) wegführenden Luftabflusskanal (16) mit wenigstens einer Luftverteilerklappe (12a, 12b), wobei in dem Luftabflusskanal (16) zudem eine Drosselklappe (14) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug, mit wenigstens zwei Klimatisierungsmischzonen und einer Vorrichtung zum bedarfsabhängig präferierten Zuleiten von Luft zu einer vorbestimmten Klimatisierungsmischzone. Die Klimatisierungseinrichtung ist dabei insbesondere auch für eine Mehrzonen-Klimatisierung ausgelegt.
Im Sinne der Erfindung wird als Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug eine Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges bezeichnet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug dabei ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug.
Klimatisierungseinrichtungen sollen in den verschiedensten Fahrzeugtypen zuverlässig ein angenehmes Raumklima schaffen. Dies soll sowohl im Frontbereich wie auch im Fondbereich eines Fahrzeugs der Fall sein, ebenso wie im jeweiligen Fußbereich und im Sitzbereich der Fahrzeuginsassen, im Folgenden auch als Belüftungsbereiche bezeichnet.
Aus diesem Grund weisen bekannte Klimatisierungseinrichtungen verschiedene Klimatisierungsmischzonen auf für den Front- und den Fondbereich, also für den Bereich der Vordersitze und der Rücksitze eines Fahrzeugs, sowie für verschiedene Zonen in diesen Bereichen.
Die Klimatisierung des Fondbereichs wird dabei durch eine separate Mischklappe gesteuert, der üblicherweise eine oder mehrere Verteilerklappen zum Verteilen der Luft zwischen dem Fußbereich und dem Belüftungsbereich nachgeschaltet ist bzw. sind. „Nachgeschaltet“ bedeutet im Kontext der vorliegenden Erfindung, dass ein Element sich in einer Strömungsrichtung der Luft auf einer stromabwärtigen Seite der entsprechenden Bezugskomponente befindet.
Im Falle einer maximalen Luftanforderung, insbesondere einer Warmluftanforderung, beispielsweise zum Entfrosten einer Windschutzscheibe, ist bekannt, die verschiedenen Klappen der Klimatisierungseinrichtung so einzustellen, dass ein größtmögliches Luftvolumen zur Windschutzscheibe geleitet wird. In diesem Zustand wird die Fondbereich-Klimatisierungsmischzone gar nicht oder nur in geringem Umfang mit Luft versorgt.
Die EP 1 634 735 B2 sowie die US 2008 032617 A1 beschreiben eine Temperatursteuerung zu einem Fahrzeug-Fondbereich durch eine erste Mischklappe und die Verteilung der Luft zu den Fondbereichen mittels einer Luftverteilerklappe. Das Entfrosten wird mittels einer Hauptklappe in Abhängigkeit von der Stellung der Verteilerklappe zum Fondbereich gesteuert. Somit kann hier die Hauptklappe nicht unabhängig gesteuert werden, was den Komfort in der Klimatisierung reduziert.
Die DE 1995 5616 C1 beschreibt eine Klimatisierungseinrichtung, bei der wahlweise eine größere Luftmenge in den Fondbereich oder in den Frontbereich des Fahrzeugs geführt wird, ohne jedoch für einen Entfrostbetrieb die gesamte Luftmenge in dem Klimatisierungssystem zur Verfügung zu stellen. Dies verlängert die Zeit für eine Entfrostung.
Die US 6,247,530 B1 , die FR 2 789 629 A1 , die FR 2 795 684 A1 und die EP 1 225 071 A1 beschreiben jeweils Klimatisierungseinrichtungen, bei denen zum Entfrosten die gesamte Luft verwendet wird. Dazu weisen diese Klimatisierungseinrichtungen zumindest eine Mischklappe, eine Hauptklappe und eine Verteilerklappe auf. Jedoch sind die Luftversorgungen der jeweiligen Fondbereiche voneinander abhängig. Dies hat zur Folge, dass bei maximaler Klappenöffnung eine stärkere Luftzufuhr zum Fond-Belüftungsbereich eine Verringerung der Klappenöffnung für den Fond-Fußbereich erzwingt. Dadurch fällt der zum Fondbereich gelieferte Gesamt-Luftstrom aufgrund des geringeren transportierbaren Volumens ab. Um dem entgegenzuwirken, müssen die Mischklappe und die Hauptklappe in einen Steuerkreis mit der Verteilerklappe integriert werden, und das Öffnen dieser Klappe muss entsprechend korrigiert werden, um Luftvolumen und Lufttemperatur konstant zu halten.
Nachteilig an den Maßnahmen, mit denen diesem Phänomen entgegengesteuert wird, ist somit, dass es sehr kompliziert ist, eine derartige Steuerung zu implementieren. Zudem ist eine entsprechende Steuerung abhängig von dem jeweiligen Fahrzeugtyp, den Innenraumdimensionen, etc.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Klimatisierungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die es mit geringerem Aufwand ermöglicht, die Luftvolumina unter den verschiedenen Betriebsbedingungen in der jeweils gewünschten Weise zu verteilen.
Dies wird mit einer Klimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ermöglicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Mehrzonen-Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug enthält mindestens einen Wärmetauscher, durch den Luft geleitet werden kann, um sie zu temperieren, die anschließend zu einem ersten Bereich und/oder einem zweiten Bereich eines Kraftfahrzeugs geleitet werden kann, sowie wenigstens eine erste und eine zweite Steuerklappe, mit denen ein Anteil eines Gesamtvolumenstroms und dessen Temperatur eingestellt werden können, der einer Klimatisierungsmischzone zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Luftabflusskanal der Klimatisierungsmischzone eine temperaturneutral, unabhängig steuerbare Drosselklappe zum Variieren des Strömungsquerschnitts vorgesehen ist. „Temperaturneutral und unabhängig“ bedeutet dabei, dass die Drosselklappe angesteuert werden kann, ohne dass die Stellklappen und folglich auch die Temperatur des Luftvolumens in der Klimatisierungsmischzone verändert werden muss. Somit kann die Drosselklappe angesteuert werden, ohne dass eine Änderung der Temperatur des dem zweiten Bereich zugeführten Volumenstroms auftritt. Die Temperatur und die Temperaturverteilung, die das Luftvolumen unmittelbar vor Durchtritt durch die Drosselklappe und unmittelbar nach Durchtritt durch die Drosselklappe haben, bleiben somit gleich. Entgegen den bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik wird auf diese Weise eine Temperaturerhaltende Volumenstromreduzierung ermöglicht. Die Drosselklappe wird daher im Sinne der Erfindung als „temperaturneutral“ bezeichnet, wobei mit diesem Begriff der oben genannte Effekt der Drosselklappe aufgrund deren spezifischer Ausbildung und Anordnung in der Klimatisierungseinrichtung zu verstehen ist.
Zudem ist die Drosselklappe unabhängig steuerbar. Dies bedeutet, dass die Drosselklappe gesteuert werden kann, ohne dass eine der übrigen Klappen, insbesondere eine der Stellklappen für die Luftzufuhr, verstellt werden muss. Auch kann die Steuerung, wie im Folgenden noch detaillierter dargestellt wird, unabhängig von etwaigen stromabwärts angeordneten Klappen verstellt werden.
Der Strömungsquerschnitt kann dabei von der Drosselklappe in einem Bereich zwischen 0% und 100% der strömenden Luft variiert werden. Diese Einstellung kann stufenlos oder stufenweise erfolgen.
Auf diese Weise wird es insbesondere auch ermöglicht, eine Steuerung des Volumenstroms, der einem bestimmten, hier einem zweiten, Fahrzeugbereich zugeführt werden soll, unabhängig von den Volumenströmen zu steuern, die anderen Bereichen, insbesondere einem ersten Fahrzeugbereich, zugeführt werden sollen. So kann eine für die Passagiere eines Fahrzeuges angenehmere und besser einstellbare Klimatisierung erreicht werden.
In einigen Weiterbildungen der Erfindung kann die erste Steuerklappe einen Bypasskanal gesteuert freigeben, durch den Luft am Wärmetauscher vorbei zu der Klimatisierungsmischzone geleitet werden kann. So kann die Luft in der Klimatisierungsmischzone einfach temperiert werden.
In wiederum einigen Weiterbildungen der Erfindung kann die zweite Steuerklappe erwärmte Luft entweder zum ersten Bereich, also zu einer Klimatisierungsmischzone und weiter zu einem vorbestimmten Fahrzeugbereich, oder zum einer weiteren Klimatisierungsmischzone und weiter zu einem zweiten Fahrzeugbereich leiten oder im Falle von Zwischenstellungen zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich aufteilen. So kann die Luftzufuhr in die verschiedenen Bereiche des Fahrzeugs bedarfsabhängig erfolgen. Insbesondere kann im Falle des Bedarfs einer schnellen Entfrostung ein maximales Volumen an vorgewärmter Luft aufgrund einer entsprechenden Stellung der Steuerklappen zu einem Frontbereich eines Fahrzeugs geleitet werden, speziell zu einer zu entfrostenden Windschutzscheibe.
In einer speziellen Ausführungsform weist die Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug eine erste Klimatisierungsmischzone und eine zweite Klimatisierungsmischzone auf. Die zweite Klimatisierungsmischzone enthält einen ersten Luftzuflusskanal und einen zweiten Luftzuflusskanal. Weiterhin weist die Klimatisierungseinrichtung zumindest eine zwischen dem ersten und zweiten Luftflusskanal angeordnete Mischklappe auf, die eine Luftzufuhr in den ersten und/oder den zweiten Luftflusskanal steuern kann. Das bedeutet, dass die Mischklappe, auch als erste Steuerklappe bezeichnet, eine Luftzufuhr sowohl ersten Luftzuflusskanal als auch zweiten Luftzuflusskanal in einem Bereich zwischen 0% und 100% des möglichen fließenden Luftvolumens verstellen kann. So kann jeder der beiden Luftzuflusskanäle durch die Mischklappe auch komplett verschlossen werden. In dem zweiten Luftzuflusskanal kann insbesondere eine Heizvorrichtung angeordnet sein, um die durch den zweiten Luftzuflusskanal strömende Luft aufzuheizen. Aus den Klimatisierungsmischzonen wird die Luft dann in die gewünschten Fahrzeugbereiche, also beispielsweise Fond oder Front, Fußbereich oder Belüftungsbereich oder weitere vorgesehene Zonen geleitet.
An einer stromabwärtigen Seite des zweiten Luftzuflusskanals ist dabei eine Hauptklappe angeordnet, die einen Luftzufluss zu der ersten Klimatisierungsmischzone und/oder zu der zweiten Klimatisierungsmischzone steuern kann. Die zweite Steuerklappe, oder auch Hauptklappe, ist ausgebildet, die Luftzufuhr aus dem zweiten Luftzuflusskanal zu der zweiten Klimatisierungsmischzone, beispielsweise im Falle eines Entfrostbetriebs, vollständig verhindern zu können und die Luft stattdessen zu der ersten Klimatisierungsmischzone zu leiten.
In bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung ist der Wärmetauscher als eine Heizvorrichtung ausgebildet. Dabei ist eine der Steuerklappen, vorliegend die zweite Steuerklappe, der Heizvorrichtung nachgeschaltet. Durch die zweite Steuerklappe kann eine bestimmbare Menge der erzeugten Warmluft in die Klimatisierungsmischzone geleitet und dort mit kalter Luft gemischt werden. Auf diese Weise kann eine Temperatur für den Fahrzeuginnenraum eingestellt werden.
Zudem kann ein von der zweiten Klimatisierungsmischzone wegführender Luftabflusskanal zusätzlich mit wenigstens einer Volumensteuerklappe ausgebildet sein. So kann die Luft zu den gewünschten Fond-Fahrzeugbereichen, insbesondere einem Fußbereich und/oder einem Belüftungsbereich, geleitet werden. In dem Luftabflusskanal ist wenigstens eine Drosselklappe angeordnet, um den Strömungsquerschnitt der von der zweiten Klimatisierungsmischzone abströmenden Luft in wenigstens einem Teil des Luftabflusskanals zu variieren.
Durch Vorsehen einer derartigen Drosselklappe kann auf einfache Art und Weise ein Volumenstrom von Luft in dem Luftabflusskanal eingestellt werden. Diese Einstellung kann für die Belüftungssysteme verschiedenster Fahrzeugtypen leicht vorgenommen werden. So ist die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung für verschiedene Fahrzeugtypen verwendbar. Es kann also ein universellerer Einsatz der Klimatisierungseinrichtung erfolgen, was die Komplexität bei fahrzeugabhängigem Design und Aufbau reduzieren kann. Dies kann aufgrund des möglichen einheitlichen Aufbaus der Klimatisierungseinrichtung auch die Herstellungskosten reduzieren.
Auch kann auf diese Weise die Klimatisierung bei einer eventuellen Verwendung eines Boosters in einigen Betriebszuständen für den Fondbereich korrigiert werden. Generell erlaubt die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung eine verbesserte und komfortablere Steuerung des gesamten Luftflusses Fondbereich, als dies bei den bisher bekannten Kühl-, Heiz- und Klimaanlagen möglich ist. Insbesondere kann eine Einstellung einer versorgten Klimazone unabhängig von anderen Klimazonen, insbesondere Fahrzeugbereichen, erfolgen.
In einigen Ausführungen der Erfindung ist die Klimatisierungseinrichtung so ausgebildet, dass der Luftabflusskanal wenigstens einen ersten Luftauslasskanal und wenigstens einen zweiten Luftauslasskanal aufweist, die jeweils der Drosselklappe nachgeordnet sind. So kann durch die Drosselklappe der Luftstrom und folglich auch der Strömungsdruck gesteuert oder geregelt werden, der durch den Luftabflusskanal zu den verschiedenen Bereich eines Fahrzeuginnenraums geleitet werden soll. Auf diese Weise können die Klimatisierungszonen des Fahrzeugs komfortabler für die Passagiere gesteuert werden. Zudem kann der Luftfluss von der zweiten Klimatisierungsmischzone unabhängig von dem Luftfluss und der Klappensteuerung der ersten Klimatisierungsmischzone gesteuert werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Vier-Zonen Klimatisierung eines Fahrzeugbereichs, insbesondere des Fahrzeugfonds.
In einigen alternativen Ausführungen ist die Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug so ausgebildet, dass der Luftabflusskanal wenigstens einen ersten Luftauslasskanal und wenigstens einen zweiten Luftauslasskanal aufweist, wobei die Drosselklappe in wenigstens einem der Luftauslasskanäle ausgebildet ist. Insbesondere kann die Drosselklappe in einem oder mehreren Luftabflusskanälen ausgebildet sein, die einen Luftfluss Belüftungsbereich des Fonds eines Fahrzeuges leiten. Dies erlaubt eine Vier-Zonen-Klimatisierung oder auch eine Drei-Zonen Klimatisierung eines Fahrzeugbereichs, insbesondere des Fahrzeugfonds. Zudem kann das Vorsehen der Drosselklappe in einem Luftauslasskanal eine verbesserte Regulierung des Luftflusses und des Luftdruckes in dem Luftauslasskanal bewirken.
In einigen Weiterbildungen der Erfindung ist in der Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug zumindest eine Volumensteuerklappe in zumindest einem der Luftauslasskanäle ausgebildet.
Insbesondere kann in einem Luftauslasskanal, der zu einem Fonds-Fußbereich des Fahrzeugs führt, eine Volumensteuerklappe ausgebildet sein. In derartigen Weiterbildungen kann die Drosselklappe entweder dem Luftauslasskanal vorgeschaltet sein. Es ist jedoch alternativ auch denkbar, dass die Drosselklappe in einem Luftauslasskanal vorgesehen ist, der nicht Fond-Fußbereich führt, sondern beispielsweise Belüftungsbereich des Fonds-Bereichs.
So kann neben einer Steuerung des Luftstroms und Luftvolumens in einem oder in allen Luftauslasskanälen durch die Drosselklappe eine genaue, bedarfsabhängige Einstellung der Luftversorgung vorgenommen werden. Dies kann eine verbesserte Klimatisierung durch die Klimatisierungseinrichtung ermöglichen.
In einigen Weiterbildungen der Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug ist die in dem Luftauslasskanal angeordnete Volumensteuerklappe bzw. ist wenigstens eine der in dem Luftauslasskanal angeordneten Volumensteuerklappe der Drosselklappe nachgeschaltet. Auf diese Weise kann der Strömungsquerschnitt angepasst sowie die Luft gezielt und bedarfsabhängig verteilt werden. Dabei kann auch der Luftabfluss zu einem Fahrzeugbereich unabhängiger vom Luftabfluss zu einem anderen Fahrzeugbereich gemacht werden. In alternativen Ausführungen ist die Drosselklappe in einem Luftabflusskanal parallel zu einem Luftabflusskanal ausgebildet, in dem eine Volumensteuerklappe ausgebildet ist. Dabei kann insbesondere in dem Luftabflusskanal, in dem die Drosselklappe ausgebildet ist, ebenfalls eine Volumensteuerklappe ausgebildet sein.
In einigen Weiterbildungen der Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug ist wenigstens eine Volumensteuerklappe derart ausgebildet, dass ein die Volumensteuerklappe passierender Luftstrom zwischen 0% und 100% einstellbar ist. Auf diese Weise kann der Strömungsquerschnitt, das strömende Luftvolumen und die Luftverteilung für den belieferten Fahrzeugbereich besser gesteuert werden. Eine derartige Weiterbildung kann insbesondere eine Drei-Zonen Klimatisierung oder eine Vier-Zonen Klimatisierung ermöglichen, wobei eine unabhängige Steuerung oder Regulierung der Fahrzeugklimazonen ermöglicht werden kann.
In einigen Ausführungen der Erfindung werden die erste Steuerklappe, also die Mischklappe, die zweite Steuerklappe, also die Hauptklappe, und die Drosselklappe der Klimatisierungseinrichtung durch eine gemeinsame Kinematik gesteuert. Auf diese Weise kann eine vereinfachte und bedarfsgerechte Ansteuerung der Klappen ermöglicht werden. Diese Kopplung kann beispielsweise über eine Kulissenführung und zugehörige Kulissenscheibe erfolgen. Die Kinematik zum Verstellen der Klappen, insbesondere zum Verstellen der Drosselklappe, ist dabei in einigen Ausführungen die Kinematik zum Steuern des Fond-Belüftungsbereichs, die auch als dritte Zone bezeichnet wird. Auf diese Weise kann eine zuverlässige und von der Belüftung anderer Fahrzeugbereiche, wie dem Frontbereich, unabhängige Klimatisierung des Fahrzeugfonds, insbesondere des Fonds-Belüftungsbereichs, ermöglicht werden. Natürlich ist es auch möglich, dass die Drosselklappe gemeinsam mit der Kinematik der Mischklappe oder der Hauptklappe gesteuert wird, wobei die nicht in der Kinematik enthaltene Klappe unabhängig hiervon gesteuert werden kann.
In einigen Ausführungsformen werden die Volumensteuerklappen der Luftabflusskanäle mit einer gemeinsamen Kinematik gesteuert. In wiederum einigen Ausführungsformen werden die Volumensteuerklappen für einen Bereich, beispielsweise für einen Fonds-Fußbereich, durch eine Kinematik gesteuert, die sich von einer Kinematik unterscheidet, die für eine Steuerung eines anderen Bereichs, beispielsweise des Fonds-Belüftungsbereichs, verwendet wird. Diese Kinematiken können sich entweder beide oder zumindest eine davon von der Kinematik der dritten Zone unterscheiden.
Eine Verwendung einer Drosselklappe in einem Luftabflusskanal schließt dabei insbesondere nicht die Verwendung einer Volumensteuerklappe in demselben und/oder in den übrigen Luftabflusskanälen aus. Insofern sind die oben dargestellten Ausführungen der Erfindung auch in Kombination miteinander möglich.
In einigen Ausbildungen der Erfindung kann in der Klimatisierungseinrichtung die Drosselklappe so ausgebildet sein, dass dies von wenigstens einer der verwendeten Volumensteuerklappen unabhängig gesteuert werden kann. Dies bedeutet, wie bereits oben beschrieben, dass die Drosselklappe, gemeinsam mit der Kinematik der dritten Zone oder unabhängig davon, eine Luftzufuhr und damit einen Luftdruckabfall, zumindest in einem Teil des Luftauslasskanals, insbesondere in einem der Luftabflusskanäle, steuern kann. So kann eine Klimatisierung eines durch den Luftauslasskanal versorgten Bereichs, beispielsweise eines Fahrzeugfonds, unabhängiger von dem Rest des Fahrzeugs klimatisiert werden. Gleichzeitig kann eine zuverlässige Bereitstellung von maximaler Warmluft im Bedarfsfall, beispielsweise zum Entfrosten einer Windschutzscheibe, durch die Klimatisierungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Eine Verstellung der Volumensteuerklappen des in diesem Beispiel genannten Fondbereichs kann in solch einem Entfrostbetrieb erfindungsgemäß vermieden werden.
Eine Klimatisierungseinrichtung nach einer der oben genannten Ausführungen kann insbesondere in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Nutzfahrzeug, verwendet werden. Dies kann in den Fahrzeugen eine verbesserte Klimatisierung und besser individualisierbare Einstellbarkeit der verschiedenen Klimazonen ermöglichen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung, wie oben ausgeführt.
Weitere Ausführungen, Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
1 eine erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform in einem schematischen Schnitt, wobei die Klimatisierungseinrichtung in einer ersten Position gezeigt ist;
2 die Klimatisierungseinrichtung von 1 in einer zweiten Position;
3 die Klimatisierungseinrichtung von 1 in einer dritten Position;
4 eine schematische Darstellung eines Luftauslasskanals nach der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine dreidimensionale, geschnittene Darstellung der Klimatisierungseinrichtung der ersten Ausführungsform;
6 eine schematische Darstellung eines Luftauslasskanals nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine dreidimensionale Schnittansicht eines Luftauslasskanals der Klimatisierungseinrichtung der zweiten Ausführungsform; und
8 eine schematische Darstellung eines Luftauslasskanals nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist eine Klimatisierungseinrichtung 1 gezeigt, die insbesondere für den Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Klimatisierungseinrichtung weist einen Kaltluftzuflussbereich 2 auf. Des Weiteren weist die Klimatisierungseinrichtung 1 eine erste Klimatisierungsmischzone 4 und eine zweite Klimatisierungsmischzone 6 auf.
Zwischen der ersten Klimatisierungsmischzone 4 und dem Kaltluftzuflussbereich 2 ist entlang eines ersten Strömungskanals eine erste Klappe 3 angeordnet. Zudem ist zwischen der ersten Klimatisierungsmischzone 4 und dem Kaltluftzuflussbereich 2 entlang eines zweiten Strömungskanals eine Heizklappe 5, gefolgt von einer Heizeinrichtung (Wärmetauscher 7) vorgesehen. Luft kann also entweder durch die Klappe 3 oder durch die Klappe 5 und die Heizvorrichtung 7 zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 gelangen. Durch Steuern der Öffnung der Klappen 3 und 5 kann so ein vorgebbares Mischungsverhältnis von Kaltluft und Luft, die in der Heizvorrichtung 7 erwärmt wird, für die Klimatisierungsmischzone 4 eingestellt werden.
In 1 kennzeichnet die durchgezogene Linie der Klappe 3 die geschlossene Stellung der Klappe 3 und die gestrichelte Linie den geöffneten Zustand der Klappe 3. Bei der Heizklappe 5 kennzeichnet die durchgezogene Linie den geöffneten Zustand und die gestrichelte Linie den geschlossenen Zustand.
Zwischen dem Kaltluftzuflussbereich 2 und der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 ist entlang eines ersten Luftzuflusskanals 8a, im Folgenden auch als Bypass bezeichnet, eine erste Steuerklappe, 8, im Folgenden als Mischklappe bezeichnet, vorgesehen. Die Mischklappe 8 ist derart ausgebildet, dass der Bypass 8a vollständig geschlossen werden kann. Dies ist in 1 durch die fette Darstellung der Klappe 8 dargestellt.
Zwischen dem Kaltluftzuflussbereich 2 und der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 ist entlang eines zweiten Luftzuflusskanals 8b eine Heizvorrichtung vorgesehen, die in der gezeigten Ausführung einen Teil der bereits beschriebenen Heizvorrichtung 7 darstellt. Die Heizvorrichtung in dem Luftzuflusskanal 8b zu der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 kann jedoch auch eine separate Heizvorrichtung sein.
Der Heizvorrichtung 7 nachgeschaltet ist eine zweite Steuerklappe 10, im Folgenden als Hauptklappe bezeichnet, angeordnet. Die Hauptklappe 10 ist derart ausgebildet, dass eine Verbindung zwischen dem zweiten Luftzuflusskanal 8b und der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 geschlossen werden kann. Gleichzeitig kann die Hauptklappe 10 eine Verbindung des zweiten Luftzuflusskanals 8b zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 öffnen. So kann bedarfsabhängig sämtliche Luft, die durch die Heizvorrichtung getreten ist, entweder durch den zweiten Luftzuflusskanal 8b oder durch die Heizklappe 5 zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 geleitet werden. Dies ist beispielsweise bei einem so genannten Entfrostbetrieb zum schnellen Entfrosten der Windschutzscheibe notwendig.
Die Hauptklappe 10 ist dabei hier als eine doppelflügelige Klappe ausgebildet, die beim Öffnen einer Verbindung zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 die Verbindung zu der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 schließt, und umgekehrt. In 1 stellt die fette Darstellung der Hauptklappe 10 eine Stellung dar, in der die Verbindung zu der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 maximal geöffnet ist und eine Verbindung zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 geschlossen ist. Die dünn gezeichnete Darstellung der Hauptklappe 10 zeigt eine Stellung, in der die Öffnung zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 maximal und die Öffnung zu der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 geschlossen ist. Die Hauptklappe 10 kann jedoch auch alle beliebigen, dazwischenliegenden Stellungen einnehmen.
Die Mischklappe 8 ist derart zwischen den Luftzuflusskanälen 8a und 8b ausgebildet, dass sie wahlweise einen der Luftzuflusskanäle 8a, 8b schließen kann oder eine beliebige Zwischenposition einnimmt, so dass ein vorbestimmbares Luftflussverhältnis durch die Luftzuflusskanäle fließt. Auf diese Weise wird gesteuert, wie viel Luft in der Heizvorrichtung 7 erwärmt werden soll und somit kann in der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 eine gewünschte Temperierung der Luft vorgenommen werden.
Von der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 führt ein Luftabflusskanal 16 weg. Dieser leitet die Luft zu einem (nicht dargestellten) Fahrzeugbereich, beispielsweise zum Fondbereich des Fahrzeugs. In der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der Luftabflusskanal 16 zwei Luftauslasskanäle 11a, 11b auf. Die Luftauslasskanäle 11a, 11b dienen dazu, die Luft zu verschiedenen Bereichen einer Klimatisierungszone zu leiten. Beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, kann der Luftauslasskanal 11a die Luft zu einem Fahrzeugfond-Belüftungsbereich und der Luftauslasskanal 11b die Luft zu einem Fahrzeugfond-Fußbereich leiten.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist in jedem der Luftauslasskanäle 11a, 11b eine Volumensteuerklappe 12a, 12b vorgesehen. Die Volumensteuerklappen 12a, 12b dienen der Einstellung des durchfließenden Luftstromes und der Luftverteilung zum Aufteilen eines Luftanteils, der entlang des ersten Luftauslasskanals 11a und entlang des zweiten Luftauslasskanals 11b strömen soll. In der gezeigten Ausführung ist die Volumensteuerklappe 12a geöffnet und die Volumensteuerklappe 12b geschlossen, so dass ein maximaler Luftstrom durch den Luftauslasskanal 11a strömt.
In dem Luftabflusskanal 16 ist zudem, den Volumensteuerklappen 12a, 12b hier vorgeschaltet, eine Drosselklappe 14 vorgesehen. Die Drosselklappe 14 ist derart ausgebildet, dass sie das durch den Luftabflusskanal 16 strömende Luftvolumen steuern oder regeln kann. Die Drosselklappe erlaubt damit, dass ein Verhältnis der Luftverteilung zwischen verschiedenen Luftabflusskanälen der Klimatisierungseinrichtung eingestellt werden kann, ohne dass eine komplizierte Nachregulierung mittels der Mischklappe und/oder der Hauptklappe nötig ist. Folglich kann die Einstellung des Volumenstroms unabhängig von den anderen Klimatisierungszonen des Fahrzeuges vorgenommen werden.
In 1 kennzeichnet die dicke Darstellung der Drosselklappe 14 eine geöffnete Stellung. Die Drosselklappe 14 kann auch vollständig geschlossen werden, wie durch die dünne Linie angedeutet ist. Zudem kann die Drosselklappe jede Zwischenposition zwischen dem geschlossenen Zustand und dem geöffneten Zustand einnehmen.
Die für 1 eingeführten Bezugszeichen werden hier und im Folgenden für gleiche oder ähnliche Bauteile weiter verwendet, deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Lediglich Unterschiede zwischen den Darstellungen und zwischen den einzelnen Ausführungsformen sollen im Folgenden diskutiert werden.
In 2 ist die Klimatisierungseinrichtung 2 von 1. gezeigt, wobei sich die Hauptklappe 10 in einer Entfrostungs-Stellung befindet. Das bedeutet, die Hauptklappe 10 ist in einer Stellung, in der die Verbindung zu der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 geschlossen und die Verbindung von dem zweiten Luftzuflusskanal 8b zu der ersten Klimatisierungsmischzone 4 geöffnet ist. Zudem schließt die Mischklappe 8 den Bypass 8a. Des Weiteren ist die Klappe 3 geschlossen. Folglich tritt in dieser Stellung ein maximales Luftvolumen durch die Heizvorrichtung 7 und kann zum Entfrosten verwendet werden. Daher wird diese Betriebsart als Entfrostbetrieb bezeichnet. Es ist zu beachten, dass zum Einstellen des Entfrostbetriebs die Luftverteilerklappen 12a, 12b oder die Drosselklappe 14 nicht verstellt werden müssen.
Durch die Stellung der Mischklappe 8 und der Hauptklappe 10 wird in diesem Betrieb keine Luft an die zweite Klimatisierungsmischzone 6 geliefert. Ein Fahrzeugfond, der vorzugsweise mit der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 verbunden ist, würde also nicht mit klimatisierter Luft versorgt werden.
In 3 ist eine Stellung der Klappen gezeigt, in der eine maximale Kühlung erfolgen kann. Dabei sind diejenigen Strömungskanäle geschlossen, die zu der Heizvorrichtung führen. Das bedeutet, die Heizklappe 5 schließt die Zufuhr zu der Heizvorrichtung 7. Zudem schließt die Mischklappe 8 den zweiten Luftzuflusskanal 8b. Dadurch ist der Bypass 8a vollständig geöffnet. Zudem wird die Klappe 3 vollständig geöffnet. Die, vorzugsweise gekühlte, Luft von dem Kaltluftzufluss wird direkt in die Klimatisierungsmischzonen 4 und 6 geleitet. Dies wird durch die geschwungenen Pfeile in 3 angedeutet.
Zudem zeigt 3, dass die Volumensteuerklappe 12a geschlossen und die Volumensteuerklappe 12b geöffnet ist. Diese Steuerung kann unabhängig von der Mischklappe 8 oder der Hauptklappe 10 erfolgen. Zudem kann die Einstellung des Verhältnisses eines ersten Luftvolumens zu einem Frontbereich eines Fahrzeugs von der ersten Klimatisierungsmischzone 4 zu einem zweiten Luftvolumen von der zweiten Klimatisierungsmischzone 6 durch den Luftabflusskanal 16 zu einem Fondbereich eines Fahrzeugs allein durch die Drosselklappe 14 gesteuert werden, unabhängig von den übrigen Klappen.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Strömungskanäle der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Dabei tritt Luft von dem Luftabflusskanal 16 kommend durch die Drosselklappe 14 und in eine Mehrzahl von Luftauslasskanälen 11a, 11b. Dabei ist zu beachten, dass für einen gewünschten Fahrzeugbereich, beispielsweise einen Fahrzeugfond, für beide Fahrzeugseiten, links und rechts, symmetrisch die Luftverteilung stattfinden können soll. Die Luftauslasskanäle sind daher vorzugsweise auf eine entsprechende Weise ausgebildet und angeordnet.
Wie in 4 gezeigt ist, wird die Luft aus der Drosselklappe 14 kommend in zwei Luftauslasskanäle 11b geleitet, die zur Versorgung beispielsweise eines Fond-Fußbereichs dienen können. Zudem wird die Luft in zwei Luftauslasskanäle 11a geleitet, die zur Versorgung beispielsweise eines Fond-Belüftungsbereichs dienen können. Die Luftauslasskanäle 11a, 11b besitzen jeweils eine Volumensteuerklappe 12a, 12b zum Einstellen des Luftströmungsverhältnisses in den jeweiligen Kanälen 11a, 11b. Somit existieren insgesamt vier Luftauslasskanäle 11a, 11b und vier Volumensteuerklappe 12a, 12b, so dass eine Vier-Zonen Klimatisierung möglich ist.
5 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Klimatisierungseinrichtung 1, analog zu der oben beschriebenen 3. Wie zu erkennen ist, ist die Drosselklappe 14 auf einer stromaufwärtigen Seite des Luftabflusskanals 16 angeordnet, vor den Volumensteuerklappe 12a, 12b (hier nicht gezeigt). Wie aus 5 deutlich wird, kann die Drosselklappe 14 mit der Kinematik der dritten Zone der Klimatisierungseinrichtung 1 gekoppelt werden. Dabei ist die dritte Zone der Klimatisierungseinrichtung 1 die Zone der Klimatisierung für den Fondbereich des Fahrzeugs, die durch die Mischklappe 8 und die Hauptklappe 10 bedient wird.
6 zeigt einen Luftabflusskanal einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist die Drosselklappe 14 nicht in dem gesamten Luftabflusskanal 16 ausgebildet, wie in 4 gezeigt. Vielmehr sind Drosselklappen 14 in den Luftauslasskanälen 11a angeordnet. So erfolgt eine direkte Steuerung des Luftvolumens, das durch die Luftauslasskanäle 11a tritt, durch die Einstellung der Drosselklappe 14. Die Luftauslasskanäle 11b werden von der Drosselklappe also nur bedingt beeinflusst. Lediglich der variierende Staudruck auf einer stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe 14, also in der Klimatisierungsmischzone 6, beeinflusst den Volumenstrom durch die Luftauslasskanäle.
Insbesondere in dieser Ausführung können die Volumensteuerklappe 12b, die in den Luftauslasskanälen 11b angeordnet sind, als Volumensteuerklappe ausgebildet sein, die eine Steuerung oder Regulierung des Luftdurchtrittvolumens zwischen 0% und 100% erlauben. So kann wiederum eine zuverlässige Vier-Zonen Klimatisierung erreicht werden. Diese Steuerung bzw. Regelung kann stufenlos oder stufenweise erfolgen. Dies Steuerung oder Regelung kann auch auf lediglich ein Intervall zwischen minimalem und maximalem Volumenstrom begrenzt sein.
Die Drosselklappe 14 kann, bzw. die Drosselklappen können, wie in 6 angedeutet ist, wiederum unabhängig von den Volumensteuerklappe 12b mit der Kinematik der dritten Zone der Klimatisierungseinrichtung 1 gekoppelt sein und angesteuert werden.
7 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Ausführung gemäß 6. Dabei ist nur in den Luftauslasskanälen 11a jeweils eine Drosselklappe 14 vorgesehen. So kann eine Drosselung beispielsweise der Luft in den Luftauslasskanälen 11a vorgenommen werden, die den Fond-Belüftungsbereich versorgen sollen.
8 zeigt eine weitere Alternative für einen Luftabflusskanal 16 einer erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung 1. Dabei ist die Drosselklappe wiederum in einem Luftauslasskanal 11a vorgesehen, der die Luft beispielsweise zu einem Fond-Belüftungsbereich führen soll. In der in 8 gezeigten Ausführungsform handelt es sich jedoch lediglich um einen Luftauslasskanal 11a. Somit ist auch nur eine Drosselklappe 14 ausgebildet zum Steuern des Luftdurchtritts. Analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind zwei Luftauslasskanäle 11b vorgesehen, die beispielsweise der Versorgung eines Fond-Fußbereichs dienen. So stellt die Ausführung gemäß 8 eine Drei-Zonen Klimatisierungseinrichtung dar.
Der Drosselklappe 14 nachgeschaltet sind hier Luftauslassdüsen 13a ausgebildet. Diese erlauben eine Luftverteilung der in dem Luftauslasskanal 11a strömenden Luft Fahrzeug-Fondbereich. Dies kann auch manuell eingestellt werden. Zudem kann dies eine Einstellung des Luftflusses zwischen 0% und 100% erlauben.
Natürlich ist es in allen Ausführungsformen denkbar, dass Luftauslassdüsen zum Auslassen der Luft in das Fahrzeuginnere, insbesondere in den Fahrzeugfond, ausgebildet sind. Diese können eine Luftzufuhrkontrolle entweder manuell, halbautomatisch oder automatisch erlauben. Die Luftauslassdüsen 13a können beispielsweise in einer Mittelkonsole des Fondbereichs vorgesehen sein.
Die verschiedenen Merkmale der oben genannten Ausführungsformen können auch in Kombination miteinander realisiert werden, soweit dies nicht implizit oder ausdrücklich ausgeschlossen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1634735 B2 [0007]
US 2008032617 A1 [0007]
DE 19955616 C1 [0008]
US 6247530 B1 [0009]
FR 2789629 A1 [0009]
FR 2795684 A1 [0009]
EP 1225071 A1 [0009]

Claims

Mehrzonen-Klimatisierungseinrichtung (1) für ein Fahrzeug, wobei die Klimatisierungseinrichtung mindestens einen Wärmetauscher (7) enthält, durch den Luft geleitet werden kann, um sie zu temperieren, die anschließend zu einem ersten Bereich und/oder einem zweiten Bereich eines Kraftfahrzeugs geleitet werden kann, sowie wenigstens eine erste und eine zweite Steuerklappe (8, 10) mit denen ein Anteil eines Gesamtvolumenstroms und dessen Temperatur eingestellt werden können, der einer Klimatisierungsmischzone (6) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Luftabflusskanal (16) der Klimatisierungsmischzone (6) eine temperaturneutral, unabhängig steuerbare Drosselklappe zum Variieren des Strömungsquerschnitts vorgesehen ist.
Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerklappe (8) einen Bypasskanal (8a) gesteuert freigeben kann, durch den Luft am Wärmetauscher vorbei zur Klimatisierungsmischzone (6) geleitet werden kann.
Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerklappe (10) erwärmte Luft entweder zum ersten Bereich oder zum zweiten Bereich eines Fahrzeugs leiten kann oder im Falle von Zwischenstellungen zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich aufteilen kann.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) eine Heizvorrichtung (7) zum Erwärmen der durch einen Luftzuflusskanal (8b) strömenden Luft ist.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftabflusskanal (16) wenigstens einen ersten Luftauslasskanal (11a) und wenigstens einen zweiten Luftauslasskanal (11b) aufweist, die der Drosselklappe (14) nachgeschaltet sind.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftabflusskanal (16) wenigstens einen ersten Luftauslasskanal (11a) und wenigstens einen zweiten Luftauslasskanal (11b) aufweist, wobei die Drosselklappe (14) in wenigstens einem der Luftauslasskanäle (11a) angeordnet ist.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Volumensteuerklappe (12a, 12b) in zumindest einem der Luftauslasskanäle (11a, 11b) angeordnet ist.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Luftauslasskanal (11a, 11b) angeordnete Volumensteuerklappe (12a, 12b) der Drosselklappe (14) nachgeschaltet ist.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Volumensteuerklappen (12a, 12b) derart ausgebildet ist, dass ein sie passierender Luftstrom zwischen 0% und 100% einstellbar ist.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerklappe (8), die zweite Steuerklappe (10) und die Drosselklappe (14) durch eine gemeinsame Kinematik gesteuert werden.
Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (14) von wenigstens einer Volumensteuerklappe (12a, 12b) unabhängig steuerbar ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.