DE102014113649A1

DE102014113649A1 - Lufteinlasssystem zur Fahrzeugklimatisierung

Info

Publication number: DE102014113649A1
Application number: DE102014113649.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Nowak; Michael Fietz
Original assignee: Halla Visteon Climate Control Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: KR20160034788A; DE102014113649B4; KR101637094B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lufteinlasssystem zur Fahrzeugklimatisierung, umfassend mindestens eine Frischluftklappe, mindestens eine Umluftklappe sowie einen mechanischen Klappenantrieb mit einer Kurvenscheibe (1), wobei in der Kurvenscheibe (1) mindestens eine Führungsbahn (4, 8) für die Lenkung von zwei separaten Klappen vorgesehen ist und die Kurvenscheibe (1) neben mindestens einem Funktionsbereich (7, 11) der mindestens einen Führungsbahn (4, 8), in welchem mindestens eine der Klappen bei Rotation der Kurvenscheibe (1) bewegbar ist, mindestens einen nicht-funktionalen Bereich (6, 10) der mindestens einen Führungsbahn (4, 8) umfasst, in welchem mindestens eine der beiden Klappen selbst bei Rotation der Kurvenscheibe (1) nicht bewegbar ist. Erfindungsgemäß sind im Funktionsbereich (7, 11) verschiedene Klappenstellungen in folgender Reihenfolge hin und in entsprechend umgekehrter Reihenfolge zurück fahrbar: eine erste Umluftstellung, Frischluft, Staudruckkompensation, eine zweite Umluftstellung (Umluft2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lufteinlasssystem zur Fahrzeugklimatisierung, umfassend eine Frischluftklappe, eine Umluftklappe sowie einen mechanischen Klappenantrieb mit einer Kurvenscheibe.
Lufteinlässe haben üblicherweise Klappenstellungen für Frischluft, Umluft und gegebenenfalls Teilumluft, das heißt für eine Mischung aus Frisch- und Umluftbetrieb, sowie eine Klappenstellung für eine Staudruckkompensation, bei der die Fischluft gedrosselt wird, um den durch hohe Fahrgeschwindigkeit entstehenden Vordruck abzubauen. Die unterschiedlichen Klappenstellungen werden meist über eine Kinematik gekoppelt.
Die Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen ist dabei meist: Umluft, dann gegebenenfalls Teilumluft, dann Frischluft und schließlich Staudruckkompensation.
Für die benötigte Verstellzeit gibt es meist Vorgaben, insbesondere für die benötigte Zeit, um in die Umluftstellung zu gelangen. Dies begrenzt den möglichen Antriebswinkel der Kinematik. Oft werden die Verstellzeitvorgaben nicht erreicht. Nachteilig ist bei bekannten Anordnungen ebenfalls, dass beim Verstellen von der Staudruck-Kompensation zur Umluftstellung, zum Beispiel bei Ansprechen eines Luftgütesensors, der Bereich „Frischluft“ durchfahren werden muss. Dies hätte ein erhöhtes Fördern von verunreinigter Luft in den Fahrzeuginnenraum zur Folge.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einstellungsanordnung bereitzustellen, bei der der benötigte Weg zum Erreichen der Stellung „Umluft“ verringert und dabei auch das Überfahren der Stellung „Frischluft“ und anderer frischluftfördernder Bereiche vermieden wird.
Die Aufgabe wird durch ein Lufteinlasssystem mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Dieser beinhaltet ein Lufteinlasssystem zur Fahrzeugklimatisierung, umfassend mindestens eine Frischluftklappe, mindestens eine Umluftklappe sowie einen mechanischen Klappenantrieb mit einer Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe dient dem mechanischen Klappenantrieb einer Lufteinlassvorrichtung zur Fahrzeugklimatisierung, wobei in der Kurvenscheibe mindestens eine Führungsbahn für die Lenkung von zwei separaten Klappen vorgesehen ist. Dabei umfasst die Kurvenscheibe neben mindestens einem Funktionsbereich, der neben der mindestens einen Führungsbahn, in welcher mindestens eine der Klappen bei Rotation der Kurvenscheibe bewegbar ist, mindestens einen nicht-funktionalen Bereich der mindestens einen Führungsbahn, in welchem mindestens eine der beiden Klappen selbst bei Rotation der Kurvenscheibe nicht bewegbar ist. Erfindungsgemäß sind im Funktionsbereich verschiedene Klappenstellungen in folgender Reihenfolge hin und in entsprechend umgekehrter Reihenfolge zurück fahrbar: erste Umluftstellung, Frischluft, Staudruckkompensation, zweite Umluftstellung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Umluftstellung über einen nicht-funktionalen Bereich miteinander verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kurvenscheibe zwei separate Führungsbahnen, von denen jede für die Lenkung von jeweils einer der separaten Klappen vorgesehen ist und wobei jede der mindestens zwei separaten Führungsbahnen jeweils einen Funktionsbereich und einen nicht-funktionalen Bereich umfasst. Die Führungsbahn im nicht-funktionalen Bereich weist vorzugsweise einen konstanten Bahnradius auf, während der Bahnradius im Funktionsbereich variiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kurvenscheibe durch die Hinzunahme des nicht-funktionalen Bereichs zum Funktionsbereich bis auf einen möglichen Drehwinkel von 360° erweitert, wobei sich der nicht-funktionale Bereich wieder mit dem Anfangsbereich eines Funktionsbereiches verbindet, wobei die jeweilige aktuelle Position im nicht-funktionalen Bereich eine Funktion der Fahrgeschwindigkeit wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist als Zwischenstellung die Klappenstellung Teilumluft als Mischung aus Frisch- und Umluftbetrieb vorgesehen.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung wird demnach vor allem durch zwei Maßnahmen erreicht:
Mit der Erfindung ist ein Lufteinlasssystem für ein Kraftfahrzeug möglich, welches entweder in einem Umluftmodus oder in einem Frischluftmodus arbeitet, und die außerdem einen Staudruckkompensationsmodus vorsieht, der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abhängt. Die Anordnung der Einstellungen wird um eine zweite Umluftstellung „Umluft2“ ergänzt, so dass sich der Weg zu einer Umluftstellung von den beiden Frischluftstellungen, sowohl von der Stellung „Frischluft“ als auch von der Stellung „Staudruckkompensation“ aus zur Stellung „Umluft“ verkürzt.
Diese Maßnahme allein würde jedoch zu einem neuen Nachteil führen: Beim Fahren aus der Stellung „Umluft2“ nach Frischluft wird der Bereich „Staudruckkompensation“ durchfahren, in dem weniger Luft gefördert wird. Um diese geringere Förderung von Luft auszugleichen, wird das Diagramm noch einmal um einen nicht-funktionalen Bereich erweitert und der Antriebswinkelbereich der Kinematik auf 360° erhöht. Hierdurch wird erreicht, dass – falls benötigt – die Stellung „Frischluft“ aus einer der Umluftstellungen ohne Durchfahren des Bereiches „Staudruckkompensation“ und somit ohne Verringerung der Luftförderung erreicht werden kann. Durch die Erfindung wird eine Verringerung der Verstellzeiten zwischen Frisch- und Umluft erreicht. Gleichzeitig kann in den Zwischenstellungen zwischen Frisch- und Umluft ein erhöhter Luftdurchsatz vermieden werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: ein Diagramm mit der Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen eines Lufteinlasssystems, Stand der Technik,
2: ein Diagramm mit der Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen eines Lufteinlasssystems mit einer zweiten Umluftstellung,
3: ein Diagramm mit der Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen eines Lufteinlasssystems mit einer Erweiterung durch einen nicht-funktionalen Bereich und
4: eine Realisierung einer erweiterten Einstellungsanordnung eines Lufteinlasssystems in einer Kurvenscheibe für den Antrieb der Klappen.
Die 1 zeigt ein Diagramm, in dem der Klappenwinkel in Abhängigkeit vom Antriebswinkel dargestellt ist.
Zunächst werden einige in den Figuren und der Figurenbeschreibung verwendete Fachbegriffe erläutert:
In der Stellung „Frischluft“ wird nur frische Außenluft gefördert. In der Stellung „Umluft“ wird nur Luft aus dem Fahrzeuginneren gefördert. In der Stellung „Teilumluft“ werden Außenluft und Innenraumluft in einem definierten Verhältnis gefördert. In der Stellung bzw. dem Bereich „Staudruckkompensation“ wird nur Frischluft gefördert. Diese wird aber gedrosselt, um eine Luftmengenerhöhung durch Vordruck, meist bedingt durch hohe Fahrgeschwindigkeit, zu vermeiden.
In den folgenden Diagrammen bezeichnet der Wert 0° für den Klappenwinkel eine geschlossene Tür/Klappe, ein beliebiger von 0° verschiedener Wert stellt eine geöffnete Klappe dar.
Die Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen, im Folgenden Einstellungsanordnung eines Lufteinlasssystems genannt, ist gemäß diesem in 1 gezeigten Stand der Technik: „Umluft“, dann „Teilumluft“, danach „Frischluft“ und schließlich „Staudruckkompensation“.
Die 2 zeigt ein Diagramm mit der gleichen Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen eines Lufteinlasssystems, ergänzt mit einer zweiten Umluftstellung „Umluft2“. Durch diese Ergänzung der Einstellungsanordnung durch die zweite Umluftstellung „Umluft2“ verkürzt sich der Weg zu einer Umluftstellung von den beiden Frischluftstellungen, das heißt sowohl von der Stellung „Frischluft“ als auch von der Stellung „Staudruckkompensation“ aus zur Umluftstellung. Beim Fahren aus der Stellung „Umluft2“ nach „Frischluft“ muss dabei der Bereich „Staudruckkompensation“ durchfahren werden, in dem weniger Luft gefördert wird. So würde dann, falls zwischenzeitlich die Geschwindigkeit reduziert wurde, zeitweise zu wenig Luft gefördert, was zum Beispiel zu Scheibenbeschlag führen kann.
Die 3 zeigt ein Diagramm mit der gleichen Reihenfolge der einzelnen Klappeneinstellungen eines Lufteinlasssystems wie in 2, wobei diese Reihenfolge bzw. Einstellungsanordnung durch einen nicht-funktionalen Bereich erweitert und dabei der Antriebswinkelbereich der Kinematik auf 360° erhöht wird. Der nicht-funktionale Bereich verbindet den Anfang und das Ende des Funktionsbereiches.
Das heißt, die Kurvenscheibe des Klappenantriebs ist bis auf einen Drehwinkel bzw. Antriebswinkel von 360° um mindestens einen nicht-funktionalen Bereich erweitert, der sich wieder mit dem Anfangsbereich des Funktionsbereichs verbindet. Dies erlaubt bei einer Geschwindigkeitsreduzierung in Umluft2, auf Umluft zu schalten, also den nicht gedrosselten Bereich der Einstellungen zu fahren, ohne den gedrosselten Staudruckkompensationsbereich zu passieren. Die jeweilige aktuelle Position im nicht-funktionalen Bereich wird dann eine Funktion der Fahrgeschwindigkeit.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Klappensystems an Hand von zwei Beispielen erläutert:
Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 200 km/h meldet ein Luftgütesensor schlechte Luft. Daraufhin wird die Klappeneinstellung Umluft2 bei 180° angefahren.
In einem ersten Fall bleibt die Geschwindigkeit hoch. Dann wird bei Rücksetzen des Luftgütesensors die Klappeneinstellung von 180° auf den Bereich „Staudruckkompensation“ zwischen 100 und 130° zurückgefahren.
Im zweiten Fall liegt die Situation vor, dass das Fahrzeug auf ein Stauende auffährt. Nun wird keine Staudruckkompensation benötigt und es erfolgt ein Fahren der Klappeneinstellung von 180° nach 360°, was wieder 0° und somit dem Beginn des Funktionsbereichs bei Umluft entspricht. Bei Rücksetzen des Luftgütesensors kann die Klappeneinstellung hin zur Stellung „Frischluft“ bei 90° gefahren werden.
Die 4 zeigt ein Beispiel einer Kurvenscheibe 1 für den mechanischen Klappenantrieb einer Lufteinlassvorrichtung zur Fahrzeugklimatisierung, mit der eine Klappeneinstellungsanordnung gemäß dem Diagramm aus 3 realisierbar ist. Die Kurvenscheibe 1 besteht gemäß diesem Beispiel aus einer ebenen Scheibe mit kreisförmigen bzw. gleichförmigen Rand 2 und kann um eine Drehachse 3 in eine Rotation versetzt werden. Die Kurvenscheibe 1 umfasst eine Führungsbahn 4 zur Lenkung einer Frischluftklappe, die über einen in der Führungsbahn 4 geführten Hebel 5 bewegbar ist. Die Führungsbahn 4 weist dabei einen nicht-funktionalen Bereich 6 auf, in welchem der der Bahnradius konstant ist. In diesem nicht-funktionalen Bereich 6 würde sich selbst bei Rotation der Kurvenscheibe 1 die Frischluftklappe nicht bewegen. Dieser nicht-funktionale Bereich 6 der Führungsbahn 4 geht in einen ungleichförmigen Abschnitt mit variablen Radius, den Funktionsbereich 7, über, wobei der Funktionsbereich 7 und der nicht-funktionale Bereich 6 zusammen eine geschlossene Führungsbahn 4 bilden. Im Funktionsbereich 7 führt die Rotation der Kurvenscheibe 1 zur Bewegung der Frischluftklappe.
Die Führungsbahn 4 umschließt eine weitere geschlossene Führungsbahn 8 zur Führung einer Umluftklappe, die über einen in der Führungsbahn 8 geführten Hebel 9 bewegbar ist. Die Führungsbahn 8 weist dabei einen nicht-funktionalen Bereich 10 auf, dessen Bahnradius konstant ist, jedoch kleiner als der Bahnradius des nicht-funktionalen Bereichs 6. In diesem nicht-funktionalen Bereich 10 würde sich selbst bei Rotation der Kurvenscheibe 1 die Umluftklappe nicht bewegen. Dieser nicht-funktionale Bereich der Führungsbahn 8 geht in einen ungleichförmigen Abschnitt mit variablen Radius, den Funktionsbereich 11, über. In diesem Funktionsbereich 11 führt die Rotation der Kurvenscheibe 1 zur Bewegung der Umluftklappe. Der Funktionsbereich 7 der Führungsbahn 4 für die Lenkung der Frischluftklappe und der nicht-funktionale Bereich 10 der Führungsbahn 8 für die Lenkung der Umluftklappe verlaufen auf der selben Hälfte der Kurvenscheibe 1, während der Funktionsbereich 11 der Führungsbahn 8 für die Lenkung der Umluftklappe und der nicht-funktionale Bereich 6 der Führungsbahn 4 für die Lenkung der Frischluftklappe auf der anderen Hälfte der Kurvenscheibe 1 verlaufen.
Bezugszeichenliste

1: Kurvenscheibe
2: Rand (der Kurvenscheibe)
3: Drehachse (der Kurvenscheibe)
4: Führungsbahn (zur Führung einer Frischluftklappe)
5: Hebel
6: nicht-funktionaler Bereich
7: Funktionsbereich
8: Führungsbahn (zur Führung einer Umluftklappe)
9: Hebel
10: nicht-funktionaler Bereich
11: Funktionsbereich

Claims

Lufteinlasssystem zur Fahrzeugklimatisierung, umfassend mindestens eine Frischluftklappe, mindestens eine Umluftklappe sowie einen mechanischen Klappenantrieb mit einer Kurvenscheibe (1), wobei in der Kurvenscheibe (1) mindestens eine Führungsbahn (4, 8) für die Lenkung von zwei separaten Klappen vorgesehen ist und die Kurvenscheibe (1) neben mindestens einem Funktionsbereich (7, 11) der mindestens einen Führungsbahn (4, 8), in welchem mindestens eine der Klappen bei Rotation der Kurvenscheibe (1) bewegbar ist, mindestens einen nicht-funktionalen Bereich (6, 10) der mindestens einen Führungsbahn (4, 8) umfasst, in welchem mindestens eine der beiden Klappen selbst bei Rotation der Kurvenscheibe nicht bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Funktionsbereich (7, 11) verschiedene Klappenstellungen in folgender Reihenfolge hin und in entsprechend umgekehrter Reihenfolge zurück fahrbar sind: eine erste Umluftstellung, Frischluft, Staudruckkompensation, eine zweite Umluftstellung (Umluft2).
Lufteinlasssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Umluftstellung (Umluft2) über einen nicht-funktionalen Bereich (6, 10) miteinander verbunden sind.
Lufteinlasssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (1) zwei separate Führungsbahnen (4, 8) umfasst, von denen jede für die Lenkung von jeweils einer der separaten Klappen vorgesehen ist und jede der mindestens zwei separaten Führungsbahnen (4, 8) jeweils einen Funktionsbereich (7, 11) und einen nicht-funktionalen Bereich (6, 10) umfasst.
Lufteinlasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (4, 8) im nicht-funktionalen Bereich (6, 10) einen konstanten Bahnradius aufweist, während der Bahnradius im Funktionsbereich (7, 11) variiert.
Lufteinlasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (1) durch die Hinzunahme des nicht-funktionalen Bereichs (6, 10) zum Funktionsbereich (4, 8) bis auf einen möglichen Drehwinkel von 360° erweitert ist, wobei sich der nicht-funktionale Bereich (6, 10) wieder mit dem Anfangsbereich eines Funktionsbereiches (7, 11) verbindet.
Lufteinlasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenstellung die Klappenstellung Teilumluft als Mischung aus Frisch- und Umluftbetrieb vorgesehen ist.