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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für einen Fahrzeuginnenraum, mit einem Gehäuse, mit einer Abkühlvorrichtung und mit einer Heizvorrichtung, wobei in dem Gehäuse zumindest ein erster Strömungskanal für einen ersten Kaltluftstrom angeordnet ist, ein zweiter Strömungskanal für einen Warmluftstrom angeordnet ist und ein dritter Strömungskanal für einen zweiten Kaltluftstrom angeordnet ist, wobei ein Mischraum innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, welcher mit dem Warmluftstrom und mit dem ersten Kaltluftstrom beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Ausströmöffnung aufweist, welche in Strömungsrichtung dem Mischraum nachgelagert ist, wobei die Strömungskanäle jeweils durch ein Klappenelement verschließbar sind, wobei der dritte Strömungskanal von der Abkühlvorrichtung unter Umgehung des Mischraumes zur Ausströmöffnung führt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Lufttemperierung.
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Stand der Technik
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Zur Klimatisierung von Fahrzeuginnenräumen werden Klimaanlagen eingesetzt. Durch diese ist regelmäßig sowohl eine Regulierung der in den Innenraum eingeblasenen Luftmenge möglich, als auch eine Regulierung der Temperatur der eingeblasenen Luft. Hierzu sind im Stand der Technik vielfältige Vorrichtungen bekannt, welche eine Belüftung, Heizung oder Klimatisierung ermöglichen.
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Einfache Ausführungen einer Klimaanlage sehen vor, dass lediglich eine Temperaturzone vorgesehen ist, so dass im gesamten Fahrzeuginnenraum die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Temperatur vorliegt oder der Fahrzeuginnenraum mit einer Luft beaufschlagt wird, die für verschiedene Raumbereiche jedoch nicht getrennt geregelt werden kann. Es kann von den Fahrzeuginsassen nur ein Temperaturwunsch für den gesamten Innenraum vorgegeben werden. Höherwertige Klimaanlagen bieten auch die Möglichkeit, mehrere Zonen individuell zu belüften und zu temperieren.
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In den Verteilergehäusen der Klimaanlagen ist hierzu abhängig von der zu klimatisierenden Zonenanzahl eine unterschiedliche Anzahl an Strömungskanälen und Klappenelementen vorgesehen, die eine individuelle Anpassung der Luftmenge und der Temperatur für die einzelnen Zonen erlauben. Die Luft wird dabei über unterschiedliche Ausströmöffnungen, welche den jeweiligen Zonen zugeordnet sind, in den Innenraum abgegeben.
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Die
DE 103 34 500 A1 offenbart ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem für die unabhängige Versorgung von vier Zonen innerhalb eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges. Das Gehäuse des Klimaanlagensystems weist hierzu vier Auslässe auf, wobei jeder der zu temperierenden Zonen ein Auslass zugeordnet ist. Das System weist einen zum Kühlen der Luft verwendbaren Verdampfer auf und einen zur Erwärmung der Luft verwendbaren Heizkern.
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Die
DE 10 2004 033 402 B4 offenbart ein Modulsystem zum Aufbau einer 1-Zonen- bis 4-Zonen-Klimaanlage für Fahrzeuge. Hierzu werden mehrere Luftverteilungseinrichtungen und mehrere Lufttemperiereinrichtungen vorgesehen, welche innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses platziert sind.
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Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass die in den bekannten Klimaanlagen verwendeten Verteilergehäuse jeweils speziell auf die Anzahl der jeweils zu temperierenden Zonen angepasst sind, wodurch eine hohe Variantenvielfalt entsteht, welche der bevorzugten Verwendung von Gleichteilen entgegensteht.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlage zu schaffen, welche ein Verteilergehäuse aufweist, welches sowohl für eine einzonige Klimaanlage als auch für eine mehrzonige Klimaanlage verwendet werden kann. Weiterhin soll die Klimaanlage einen möglichst einfachen Aufbau aufweisen und kostengünstig herstellbar sein. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Lufttemperierung mittels einer Klimaanlage bereitzustellen.
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Die Aufgabe hinsichtlich der Klimaanlage wird durch eine Klimaanlage mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Klimaanlage für einen Fahrzeuginnenraum, mit einem Gehäuse, mit einer Abkühlvorrichtung und mit einer Heizvorrichtung, wobei in dem Gehäuse zumindest ein erster Strömungskanal für einen ersten Kaltluftstrom angeordnet ist, ein zweiter Strömungskanal für einen Warmluftstrom angeordnet ist und ein dritter Strömungskanal für einen zweiten Kaltluftstrom angeordnet ist, wobei ein Mischraum innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, welcher mit dem Warmluftstrom und mit dem ersten Kaltluftstrom beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Ausströmöffnung aufweist, welche in Strömungsrichtung dem Mischraum nachgelagert ist, wobei die Strömungskanäle jeweils durch ein Klappenelement verschließbar sind, wobei der dritte Strömungskanal von der Abkühlvorrichtung unter Umgehung des Mischraumes zur Ausströmöffnung führt, wobei das Klappenelement im ersten Strömungskanal und das Klappenelement im zweiten Strömungskanal kinematisch miteinander gekoppelt sind und von einer gemeinsamen Stellvorrichtung verstellbar sind und das Klappenelement im dritten Strömungskanal kinematisch mit den anderen beiden Klappenelementen gekoppelt ist oder durch eine weitere Stellvorrichtung unabhängig verstellbar ist.
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Der erste Strömungskanal dient der Führung eines Luftstromes, welcher von der Abkühlvorrichtung hin zu einem Mischraum strömt. Der zweite Strömungskanal dient der Führung eines Luftstromes, welcher von der Heizvorrichtung hin zu einem Mischraum strömt. Der dritte Strömungskanal führt einen Luftstrom, welcher von der Abkühlvorrichtung an dem Mischraum vorbei zu einer Ausströmöffnung des Gehäuses strömt. Der dritte Strömungskanal stellt einen Kaltluft-Bypass dar, der es ermöglicht die Luft, welche aus dem Mischraum zur Ausströmöffnung strömt zusätzlich abzukühlen, um eine deutlich verringerte Temperatur der Luft an der Ausströmöffnung zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit auf einfache Weise eine besonders starke Abkühlung der Luft erzeugt werden kann, wodurch eine vorteilhafte Temperierung des Innenraumes erreicht werden kann.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn das erste Klappenelement im ersten Strömungskanal und das zweite Klappenelement im zweiten Strömungskanal kinematisch miteinander gekoppelt sind und somit abhängig voneinander verstellbar sind. Durch eine abhängige Verstellung der beiden Klappenelemente kann im Mischraum eine Wunschtemperatur aus dem Kaltluftstrom und dem Warmluftstrom erzeugt werden.
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Das dritte Klappenelement ist vorzugsweise ebenfalls kinematisch mit den anderen beiden Klappenelementen gekoppelt. Die drei Klappenelemente können in diesem Fall durch eine gemeinsame Stellvorrichtung verstellt werden. Dies ist vorteilhaft, da für alle drei Klappenelemente nur eine Stellvorrichtung, beispielsweise ein Elektromotor, benötigt wird.
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In einer alternativen Ausführung kann das dritte Klappenelement auch vorteilhaft über eine gesonderte zusätzliche Stellvorrichtung verstellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine von den anderen beiden Klappenelementen entkoppelte Verstellung ermöglicht ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Klappenelement des dritten Strömungskanals kinematisch mit dem Klappenelement des ersten Strömungskanals und dem Klappenelement des zweiten Strömungskanals gekoppelt ist und die drei Klappenelemente von einer gemeinsamen Stellvorrichtung verstellbar sind.
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Eine solche Kopplung der Klappenelemente ist besonders für eine einzonige Klimaanlage vorteilhaft, welche nur ein definiertes Temperaturniveau an der Ausströmöffnung oder den Ausströmöffnungen erzeugt. Abhängig von der zur Kopplung der Klappenelemente verwendeten Kinematik können unterschiedliche Szenerien realisiert werden, wobei die einzelnen Klappenelemente in den unterschiedlichen Szenarien unterschiedliche Öffnungsgrade aufweisen, wodurch besonders vorteilhaft und einfach die strömende Luft auf unterschiedliche Temperaturniveaus gebracht werden kann.
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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn der erste Strömungskanal und/oder der zweite Strömungskanal und/oder der Mischraum und/oder die Ausströmöffnung und/oder der dritte Strömungskanal durch ein oder mehrere Trennelemente in mehrere Zonen unterteilt sind, wobei jeder Strömungsteilkanal jeder Zone durch jeweils ein Klappenelement verschließbar ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann das sonst unveränderte Gehäuse durch im Inneren angebrachte Trennelemente in mehrere Zonen unterteilt werden. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach unter Beibehaltung des Gehäuses einer einzonigen Klimaanlage eine mehrzonige Klimaanlage erzeugen. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Gehäuse als Gleichteil für mehrere unterschiedliche Klimaanlagen verwendet werden kann. Jeder Zone ist vorteilhafterweise zumindest ein erster Strömungsteilkanal, ein zweiter Strömungsteilkanal und ein dritter Strömungsteilkanal zugeordnet. Die Strömungsteilkanäle sind die jeweils durch die Trennelemente vom ursprünglichen Strömungskanal abgetrennten Bereiche. Die Gesamtheit der jeweiligen Strömungsteilkanäle entspricht hinsichtlich des Strömungsquerschnitts dem ursprünglichen nicht unterteilten Strömungskanal.
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Die verwendeten Klappenelemente können im Wesentlichen baugleich mit den Klappenelementen einer einzonigen Klimaanlage ausgeführt sein und nur geringfügig an die Geometrie der erzeugten Strömungsteilkanäle angepasst werden. Dies kann vorteilhaft beispielsweise durch die Anpassung einer Längenerstreckung der jeweiligen Klappenelemente erfolgen.
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Jede der Zonen weist eine oder mehrere Ausströmöffnungen auf, welche jeweils in einen definierten Bereich des Fahrzeuginnenraumes münden und zur Temperierung dieses Bereichs dienen.
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Auch kann es zweckmäßig sein, wenn das Klappenelement des ersten Strömungsteilkanals und das Klappenelement des zweiten Strömungsteilkanals einer Zone kinematisch miteinander gekoppelt sind und durch jeweils eine gemeinsame Stellvorrichtung verstellbar sind, wobei das Klappenelement des dritten Strömungsteilkanäls einer Zone durch eine zusätzliche Stellvorrichtung unabhängig von den anderen Klappenelementen verstellbar ist.
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Durch einen Aufbau mit einem kinematisch von den ersten beiden Klappenelementen entkoppelten dritten Klappenelement kann eine höhere Variabilität hinsichtlich der Temperierung der Luft in den einzelnen Zonen erreicht werden. Bevorzugt ist die kinematische Kopplung zwischen dem ersten Klappenelement und dem zweiten Klappenelement identisch mit der Ausführung bei einer einzonigen Klimaanlage, bei welcher alle drei Klappenelemente kinematisch miteinander gekoppelt sind. Dies ist vorteilhaft, um den Anteil der Gleichteile zwischen einer einzonigen und einer mehrzonigen Ausführung der Klimaanlage weiter zu erhöhen.
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Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Querschnittsfläche der ersten Strömungsteilkanäle, der zweiten Strömungsteilkanäle und/oder der dritten Strömungsteilkanäle bis auf die durch die Trennelemente eingenommene Querschnittsfläche identisch ist mit der jeweiligen Querschnittsfläche der Strömungskanäle, welche nicht durch die Trennelemente unterteilt sind.
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Dies ist besonders vorteilhaft, da das Gehäuse für eine einzonige und eine mehrzonige Ausführung bevorzugt identisch ist. Die Unterteilung in mehrere Zonen wird durch die im Inneren eingesetzten Trennelemente erreicht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Positionen der Klappenelemente aufgrund einer Regelkurve vorgebbar sind, welche die Positionen der Klappenelemente in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Soll-Temperatur an einer jeweiligen Ausströmöffnung vorgibt.
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Die Regelkurve kann vorteilhaft durch eine spezielle Kinematik gebildet sein, welche durch die Verwendung von Kraftübertragungsmitteln und Übersetzungen zu einer vordefinierten Verstellung der einzelnen Klappenelemente abhängig voneinander führt. Dabei werden vorteilhafterweise alle kinematisch verbundenen Klappenelemente durch die Bewegung einer einzelnen Stellvorrichtung nach einem durch die Regelkurve vorgegebenen Schema verstellt, wodurch die freigegebene Querschnittsfläche der einzelnen Strömungskanäle variiert wird und unterschiedliche Temperaturniveaus an den Ausströmöffnungen erzeugt werden. Die Soll-Temperatur ist vorteilhafterweise durch einen Insassenwunsch oder ein Steuersignal aus einem zentralen Steuergerät vorgegeben und entspricht einer Lufttemperatur an einer bestimmten Ausströmöffnung.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die kinematische Kopplung zwischen dem ersten Klappenelement und dem zweiten Klappenelement oder zwischen dem ersten Klappenelement, dem zweiten Klappenelement und dem dritten Klappenelement durch Hebelelemente und/oder Gelenke und/oder Getriebe erzeugt ist.
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Die kinematische Kopplung durch Hebelelemente und/oder Gelenke und/oder Getriebe, wie beispielsweise einem Kulissengetriebe, ist vorteilhaft, um ein Zusammenwirken der einzelnen Klappenelemente zu erreichen, welches eine definierte Temperaturregulierung ermöglicht. Durch eine Anpassung der kinematischen Kopplung kann auf einfache Weise eine Anpassung der Verstellung der Klappenelemente bei einer sonst unveränderten Klimaanlage erreicht werden.
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In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass in einer ersten Position der Klappenelemente der erste Strömungskanal vollständig von dem ersten Klappenelement freigegeben ist, der zweite Strömungskanal vollständig von dem zweiten Klappenelement verschlossen ist und der dritte Strömungskanal vollständig von dem dritten Klappenelement freigegeben ist. Eine solche Position ist insbesondere vorteilhaft, um eine besonders tiefe Temperatur an der jeweiligen den Strömungskanälen zugeordneten Ausströmöffnung zu erreichen. Eine solche Position der Klappenelemente wird besonders bei hohem Kühlbedarf im Fahrzeuginnenraum verwendet.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in einer zweiten Position der Klappenelemente der erste Strömungskanal vollständig von dem ersten Klappenelement verschlossen ist, der zweite Strömungskanal vollständig von dem zweiten Klappenelement freigegeben ist und der dritte Strömungskanal von dem dritten Klappenelement vollständig verschlossen ist. Eine solche Position ist besonders vorteilhaft, um eine besonders hohe Temperatur an der jeweiligen den Strömungskanälen zugeordneten Ausströmöffnung zu erreichen. Eine solche Position der Klappenelemente ist besonders bei hohem Heizbedarf vorteilhaft.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn in einer dritten Position der Klappenelemente der erste Strömungskanal vom ersten Klappenelement und der zweite Strömungskanal vom zweiten Klappenelement jeweils teilweise freigegeben ist und der dritte Strömungskanal vollständig vom dritten Klappenelement verschlossen ist. Eine solche Position der Klappenelemente erlaubt die Erzeugung einer Mischtemperatur zwischen dem Kaltluftstrom aus dem ersten Strömungskanal und dem Warmluftstrom aus dem zweiten Strömungskanal. Je nach dem zu erreichenden Temperaturniveau können das erste Klappenelement und das zweite Klappenelement die jeweiligen Strömungsquerschnitte mehr oder weniger freigeben, um so eine vorgegebene Lufttemperatur zu erreichen. Diese dritte Position der Klappenelemente ist vorteilhaft zum Erzeugen der Temperaturniveaus zwischen den Extrempositionen der Klappenelemente in der ersten Position besonders kalte Luft) und in der zweiten Position (besonders warme Luft).
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Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lufttemperierung mittels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage, wobei das dritte Klappenelement bis zum Unterschreiten einer definierten Soll-Temperatur der Luft an einer Ausströmöffnung vollständig verschlossen ist, wobei das dritte Klappenelement ab dem Unterschreiten der definierten Soll-Temperatur durch die Luft an der Ausströmöffnung den dritten Strömungskanal zur Ausströmöffnung zunehmend freigibt und das dritte Klappenelement den dritten Strömungskanal bei einer definierten Minimal-Soll-Temperatur der Luft an der Ausströmöffnung die Ausströmöffnung vollständig freigibt.
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Ein solches Verfahren ist besonders vorteilhaft, da durch das Verfahren unterschiedliche Temperaturniveaus an den Ausströmöffnungen erzeugt werden können, indem die einzelnen Klappenelemente abhängig voneinander verstellt werden. Insbesondere im Zusammenhang mit einer kinematischen Kopplung der Klappenelemente ist dies vorteilhaft.
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Bei der Öffnung des dritten Strömungskanals kann eine besonders kalte Lufttemperatur unter Nutzung des Kaltluftstroms im dritten Strömungskanal erzielt werden. Dies ist dementsprechend besonders vorteilhaft, wenn ein hoher Kühlbedarf besteht. Durch ein kontinuierliches Schließen des dritten Strömungskanals und durch ein kontinuierliches Schließen des ersten Strömungskanals und ein gleichzeitiges kontinuierliches Öffnen des zweiten Strömungskanals kann die Lufttemperatur an der jeweiligen Ausströmöffnung sukzessive erhöht werden, bis die Maximaltemperatur erreicht ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigt
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1 eine schematische Ansicht der drei Klappenelemente, wie sie in den drei Strömungskanälen verwendet werden, wobei alle drei Klappenelemente durch eine kinematische Kopplung miteinander verbunden sind und durch eine gemeinsame Stellvorrichtung verstellt werden können,
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2 eine schematische Ansicht von drei Klappenelemente, wobei nur zwei der drei Klappenelemente kinematisch miteinander gekoppelt sind und über eine gemeinsame Stellvorrichtung verstellbar sind, während das dritte Klappenelement durch eine zusätzliche Stellvorrichtung unabhängig von den anderen Klappenelementen verstellbar ist,
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3 eine Schnittansicht durch ein Gehäuse einer Klimaanlage, wobei im inneren insbesondere die drei Klappenelemente dargestellt sind,
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4 ein Diagramm, welches das Öffnen und Schließen der drei Klappenelemente abhängig von einem zu erreichenden Temperaturniveau darstellt, und
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5 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses eine Klimaanlage, wobei insbesondere der Bereich des Gehäuses gekennzeichnet ist, welcher als Gleichteil für eine einzornige und eine mehrzonige Klimaanlage verwendet werden kann und ein Bereich, der zusätzlich für eine mehrzonige Klimaanlage an das Gehäuse angebunden wird, um die Versorgung einer oder mehrerer zusätzlicher Zonen zu ermöglichen.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Klappenanordnung 1 für eine einzonige Klimaanlage. Die Klappenanordnung 1 weist ein erstes Klappenelement 2 auf, welches zum Öffnen eines Kaltluft-Bypasses bzw. zum Verschließen dieses Kaltluft-Bypasses verwendet werden kann. Das Klappenelement 3 dient zum Öffnen bzw. zum Schließen eines Strömungskanals für Kaltluft. Das Klappenelement 4 dient zum Öffnen bzw. Schließen eines Strömungskanals für Warmluft.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 sind alle drei Klappenelemente 2 bis 4 über eine gemeinsame Kinematik 6 miteinander verbunden. Die Kinematik 6 ist durch eine Mehrzahl von Hebelelementen 10 gebildet, welche in der 1 schematisch die Verbindung der einzelnen Klappenelemente 2 bis 4 darstellen.
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Das Klappenelement 2 ist um die Drehachse 7 drehbar, das Klappenelement 3 ist um die Drehachse 8 drehbar und das Klappenelement 4 ist um die Drehachse 9 drehbar. Über eine Stellvorrichtung 5, welche über eine Antriebsachse 11 mit der Kinematik 6 verbunden ist, können die einzelnen Klappenelemente 2 bis 4 um ihre jeweiligen Drehachsen 7 bis 9 verdreht werden.
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Durch eine geeignete Auslegung der Kinematik 6 und der Hebelelemente 10 können die einzelnen Klappenelemente 2 bis 4 auch jeweils um unterschiedliche Winkel verdreht werden. Hierzu können an den Hebelelementen 10 insbesondere Gelenke und Getriebe, wie beispielsweise Kulissengetriebe, vorgesehen werden, welche den von der Stellvorrichtung 5 vorgegebenen Verdrehwinkel entsprechend übersetzen.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 sind alle drei Klappenelemente 2 bis 4 durch eine Stellvorrichtung 5 verstellbar und somit über die Kinematik 6 abhängig miteinander verbunden.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Klappenanordnung 40, welche die drei Klappenelemente 41, 42, und 43 aufweist. Die Klappenelemente 41 bis 43 sind im Wesentlichen baugleich mit dem Klappenelementen 1 bis 4 der 1. Da die Klappenanordnung 40 für eine mehrzonige Klimaanlage vorgesehen ist, ist die Erstreckung der Klappenelemente 41 bis 43 in der Breite kürzer als die der Klappenelemente 2 bis 4 der 1. Dies liegt darin begründet, dass die Strömungskanäle für die unterschiedlichen Zonen in der Klimaanlage, bei gleicher Breite des Gehäuses, nebeneinander liegend angeordnet sind, wodurch die Breite der einzelnen Zonen jeweils geringer ist.
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Das Klappenelement 41 ist um die Drehachse 13 drehbar und wird durch eine eigene Stellvorrichtung 12 bewegt. Die Bewegung des Klappenelementes 41 ist somit unabhängig von der Bewegung der Klappenelemente 42 und 43.
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Die beiden Klappenelemente 42 und 43 sind über eine Kinematik 16 miteinander gekoppelt und können über eine Stellvorrichtung 18 verdreht werden.
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Das Klappenelement 42 kann um die Drehachse 13, welche sogleich auch die Antriebsachse der Stellvorrichtung 12 darstellt, gedreht werden. Das Klappenelement 42 kann um die Drehachse 14 und das Klappenelement 43 um die Drehachse 15 gedreht werden. Analog der Ausführung zur 1 kann insbesondere die Kinematik 16 auf vielfältige Weise ausgebildet sein, so dass eine variable Kopplung der beiden Klappenelemente 42 und 43 möglich ist. Hierzu können insbesondere unterschiedliche Hebelelemente, Gelenke oder Getriebe vorgesehen werden.
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Die Klappenelemente und die verwendeten Kinematiken können in den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 teilweise baugleich sein, so dass für unterschiedliche Varianten einer Klimaanlage ein großer Anteil von Gleichteilen verwendet werden kann.
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Als Stellvorrichtung 5, 12 und 18 kommen insbesondere Aktuatoren in Frage, welche eine Drehbewegung erzeugen. Hierzu zählen beispielsweise Elektromotoren, wie sie bereits vielfältig in Klimaanlagen eingesetzt werden. Die Klappenelemente 2 bis 4 und 41 bis 43 der 1 und 2 sind durch Klappenelemente gebildet, welche auf vielfältige Weise im Stand der Technik bekannt sind.
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Die 3 zeigt eine Schnittansicht durch eine Klimaanlage 20. In der Klimaanlage 20, welche im Wesentlichen durch das Gehäuse 27 gebildet ist, sind mehrere Gehäuseabschnitte dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 21 ist der sogenannte Defrost-Gehäuseabschnitt gezeigt, welcher eine Luftauslassöffnung aufweist, welche direkt an die Scheiben des Kraftfahrzeugs gerichtet sein kann, um eine Enteisung dieser zu ermöglichen. Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 22 der Hauptverteilergehäuseabschnitt bezeichnet, welcher die Ausströmöffnung für das Armaturenbrett aufweisen kann. Mit dem Bezugszeichen 23 ist ein Fonverteilergehäuseabschnitt bezeichnet, welcher zumindest eine Ausströmöffnung für den hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraumes aufweist.
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Weiterhin sind in dem Gehäuse 27 das Klappenelement für den Kaltluft-Bypass 24, das Klappenelement für die Kaltluft 25 und das Klappenelement für die Warmluft 26 angeordnet. Die einzelnen Klappenelemente 24, 25 und 26 sind je nach Ausführungsform der Klimaanlage 20 analog der Prinzipien der 1 und 2 miteinander kinematisch gekoppelt.
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Weiterhin sind in der Klimaanlage 20 ein Verdampfer und ein Heizkern angeordnet, welche zum Abkühlen bzw. zum Erwärmen eines Luftstroms oder mehrerer Luftströme, die durch das Gehäuse 27 der Klimaanlage 20 strömen, verwendet werden.
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Insbesondere die Anordnung der einzelnen Elemente innerhalb des Gehäuses 27 der Klimaanlage 20 ist in 3 beispielhaft und kann im Rahmen der Lösungen, welche regelmäßig im Stand der Technik für Klimaanlagen und die Anordnung der Hauptkomponenten innerhalb der Klimaanlagen verwendet werden, über das in 3 gezeigte hinaus variiert werden.
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Insbesondere der Abschnitt des Gehäuses 27, welcher den Fondverteilergehäuseabschnitt 23 ausbildet, kann bei einer einzonigen Klimaanlage entfallen, da dann keine gesonderte Lufttemperierung für den Fondbereich des Fahrzeuginnenraumes stattfindet. Das restliche Gehäuse 27 ist bevorzugt sowohl für einzonige Klimaanlagen als auch für mehrzonige Klimaanlagen identisch und wird zur Unterteilung in mehrere Zonen durch Trennelemente im Inneren aufgeteilt. Das Gehäuse kann somit als Gleichteil verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten aufgrund der größeren Stückzahlen reduziert werden können. In einer einzonigen Klimaanlage wird bevorzugt eine Klappenanordnung 1 gemäß der 1 in das Gehäuse 27 integriert, während bei einer mehrzonigen Klimaanlage mehrere Klappenanordnungen 40 gemäß der 2 verwendet werden. Dabei wird bevorzugt je Zone innerhalb der Klimaanlage eine Klappenanordnung 40 verwendet.
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Die 4 zeigt ein Diagramm 30, welches insbesondere darstellt, wie die einzelnen Klappenelemente einer Klappenanordnung abhängig voneinander verstellt werden können, um eine definierte Temperatur an einer Ausströmöffnung zu erzeugen.
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Im Diagramm 30 ist mit dem Bezugszeichen 31 die x-Achse benannt, welche eine vorgebbare Soll-Temperatur an einer bestimmten Ausströmöffnung oder in einem bestimmten Gehäusebereich vorgibt, wobei mit dem Punkt 36 eine minimale kalte Soll-Temperatur bezeichnet ist und mit dem Punkt 37 eine maximale warme Soll-Temperatur.
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Weiterhin weist das Diagramm 30 die y-Achse 32 auf, auf welcher der Öffnungsgrad der einzelnen Klappenelemente aufgetragen ist. Dabei bezeichnet der Punkt 38 die jeweilige Verstellposition der Klappenelemente, in welcher der zugehörige Strömungskanal verschlossen ist und der Punkt 39 eine Verstellposition der jeweiligen Klappenelemente, in welcher der jeweils zugehörige Strömungskanal vollständig geöffnet ist.
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Mit dem Bezugszeichen 33 ist die jeweilige Position des Klappenelementes für den Kaltluft-Bypass bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 34 ist die jeweilige Position des Klappenelementes des Strömungskanals für die Kaltluft bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 35 ist die Position des Klappenelementes für den Strömungskanal für die Warmluft bezeichnet.
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Für den Fall, dass eine besonders kalte Soll-Temperatur vorgegeben ist, sind das Klappenelement für den Kaltluft-Bypass 33 und das Klappenelement für die Kaltluft 34 vollständig geöffnet. Hingegen ist das Klappenelement für die Warmluft 35 vollständig verschlossen. Bei einer solchen Einstellung strömt nur kalte Luft durch die Klimaanlage hin zur jeweiligen Ausströmöffnung. Aufgrund des zusätzlich geöffneten Kaltluft-Bypasses 33 wird die Luftmenge der Kaltluft insgesamt erhöht, wodurch eine stärkere Abkühlwirkung erreicht werden kann. Durch den geöffneten Kaltluft-Bypass 33 und das vollständig geöffnete Klappenelement für die Kaltluft 34 steht insgesamt eine größere Strömungsquerschnittsfläche zur Verfügung, wodurch auch hinsichtlich der Akustik bessere Strömungseigenschaften erzielt werden können.
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Im weiteren Extremfall, welcher rechts im Diagramm 30 dargestellt ist, ist sowohl das Klappenelement 33 für den Kaltluft-Bypass als auch das Klappenelement 34 für die Kaltluft vollständig verschlossen. Hingegen ist das Klappenelement für die Warmluft 35 vollständig geöffnet, so dass nur warme Luft an die jeweilige Ausströmöffnung strömt.
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Nach der durch das Diagramm 30 vorgegebenen Regelkurve wird ausgehend von einer besonders kalten Soll-Temperatur das Klappenelement für den Kaltluft-Bypass 33 mit steigender Soll-Temperaturvorgabe stetig geschlossen, während das Klappenelement für die Kaltluft 34 und das Klappenelement für die Warmluft 35 vollständig geöffnet bzw. geschlossen bleiben. Zu einem Zeitpunkt, zu dem das Klappenelement für den Kaltluft-Bypass 33 vollständig geschlossen ist, wird dann kontinuierlich das Klappenelement für die Warmluft 35 geöffnet und gleichzeitig das Klappenelement für die Kaltluft 34 geschlossen. In einem Punkt, welcher durch den Schnittpunkt der beiden Linien 34 bzw. 35 gebildet ist, sind die Klappenelemente für die Kaltluft 34 und Warmluft 35 gleichweit geöffnet. Im weiteren Verlauf hin zur höheren Soll-Temperatur wird das Klappenelement für die Warmluft 35 weiter geöffnet, während das Klappenelement für die Kaltluft 34 weiter geschlossen wird.
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In dem Diagramm der 4 sind jeweils lineare Verläufe für das Öffnen bzw. das Verschließen der einzelnen Klappenelemente dargestellt. In alternativen Ausführungsformen können auch nicht lineare Verläufe vorgesehen werden, wodurch ein anderes Öffnungsverhältnis der einzelnen Strömungskanäle zueinander erreicht werden kann. In alternativen Ausführungsformen können ebenfalls Verläufe vorgesehen werden, bei denen die einzelnen Klappenelemente in einer vorgegebenen Position verweilen, bevor eine weitere Verstellung vorgesehen wird. Hierzu sind insbesondere die Stellvorrichtungen bzw. die Kinematiken zwischen den einzelnen Klappenelementen geeignet anzupassen, um eine weitere Entkopplung bzw. Kopplung der Verstellung der einzelnen Klappenelemente zu erreichen.
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Das Diagramm 30 zeigt insgesamt für jede mögliche vorgebbare Soll-Temperatur an einer Ausströmöffnung eine geeignete Position für die einzelnen Klappenelemente, um diese Soll-Temperatur zu erreichen.
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Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 50 einer Klimaanlage. Das Gehäuse 50 entspricht dem in 3 gezeigten Gehäuse 27. Das Gehäuse 50 kann baugleich sowohl für eine einzonige Klimaanlage als auch für eine mehrzonige Klimaanlage verwendet werden.
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Für die Verwendung für eine einzonige Klimaanlage erstrecken sich die Strömungskanäle für Warmluft, für Kaltluft und für den Kaltluft-Bypass über die gesamte Breite des Gehäuses 50. Für eine mehrzonige Verwendung wird das Gehäuse 50 im Inneren durch nicht gezeigte Trennelemente in der Breite unterteilt, so dass jeweils zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Strömungsteilkanäle innerhalb der Querschnittsfläche der nicht unterteilten Strömungskanäle der einzonigen Ausführung entstehen. Vorteilhaft findet eine Unterteilung in insbesondere zwei nebeneinanderliegende Zonen statt. Die möglichen Zonen sind in 5 mit den Bezugszeichen 51 und 52 gekennzeichnet.
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Am vorderen unteren Endbereich ist weiterhin ein Fondverteilergehäuseabschnitt 55 dargestellt, welcher ebenfalls in eine Zone 53 und eine Zone 54 aufgeteilt ist. Hierzu können ebenfalls innenliegende Trennmittel verwendet werden. Der Fondverteilergehäuseabschnitt 55 dient zur Luftzuführung in den Fondbereich des Fahrzeuginnenraumes. Der Fondverteilergehäuseabschnitt 55 kann entweder mit den Mischräumen und Strömungskanälen im Gehäuse 50 in Fluidkommunikation stehen oder eigene Strömungskanäle zur Anbindung an die Abkühlvorrichtung und die Heizvorrichtung aufweisen.
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Der Fondverteilergehäuseabschnitt 55 ist optional und ist nur bei einer mehrzonigen Ausführung vorgesehen. Hierzu wird der Fondverteilergehäuseabschnitt 55 bevorzugt von außen an das Gehäuse 50 angebunden.
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Das Gehäuse 50 weist weiterhin eine Öffnung 56 auf, durch welche beispielsweise ein Verdampfer als Abkühlvorrichtung oder ein Heizkörper als Heizvorrichtung in das Gehäuse 50 eingeschoben werden kann.
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Die in den 1, 2, 3 und 5 gezeigten Ausführungsformen für die einzelnen Klappenelemente bzw. das Gehäuse der Klimaanlage sind beispielhaft. Ebenso sind die gezeigten Kinematiken zur Kopplung der einzelnen Klappenelemente beispielhaft und besitzen keinen beschränkenden Charakter. Insbesondere über die gezeigten 1, 2, 3 und 5 hinaus sind weitere Anordnungen und Ausgestaltungen der einzelnen Elemente möglich, welche sich weiterhin im Rahmen des Erfindungsgedankens bewegen. Auch ist in 4 ein beispielhaftes Diagramm gezeigt, welches eine mögliche und vorteilhafte Verstellung der drei Klappenelemente darstellt. Abwandlungen hiervon sind jederzeit möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10334500 A1 [0005]
- DE 102004033402 B4 [0006]
