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Die Erfindung betrifft ein Luftverteilungssystem für die dritte und/oder vierte Zone eines Drei- oder Vierzonen-Kraftfahrzeugklimagerätes.
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Heiz-/Klimageräte mit drei oder vier verschiedenen Temperaturzonen haben getrennte Mischräume für die vorderen Zonen, das heißt der ersten und/oder zweiten Zone für den Fahrer und den Beifahrer, sowie die hinteren Zonen, das heißt die dritte und/oder vierte Zone für die zweite oder dritte Sitzreihe rechts und links. Für alle Temperaturzonen gibt es Anforderungen hinsichtlich der Temperaturkontrollkurven beziehungsweise Anforderungen an den Temperaturunterschied zwischen verschiedenen Auslässen des Heiz-/Klimagerätes. Bisherige Lösungen zur Beheizung, Belüftung und/oder Klimatisierung der hinteren, dritten und/oder vierten Zone eines Kraftfahrzeuginnenraums waren meist abhängig von den vorderen, ersten und/oder zweiten Zonen, so dass sich die Frage der Temperaturschichtung zwischen den entsprechenden Auslässen nicht stellte. Weiterhin können Lösungen für die Temperaturschichtung der ersten und/oder zweiten Zone nicht ohne weiteres übertragen werden, da die Form und Größe der Mischräume für vordere und hintere Zonen sowie Anzahl und Anordnung der zu versorgenden Auslässe sich stark unterscheiden kann. Für die dritte und/oder vierte Zone ist der Bauraum für einen Mischraum noch stärker limitiert als dies von Mischräumen für die vorderen Zonen bekannt ist. Dies bedingt ein anderes Strömungs- und Mischverhalten der zu mischenden Luft aus einem Warm- und einem Kaltluftpfad. Dies hat wiederum Einbauten, wie Kanäle und Luftleitvorrichtungen, im Mischraum der dritten und/oder vierten Zone zur Folge, die sich von den bekannten Einbauten der vorderen Zonen unterscheiden können.
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Die Anforderungen an die Luftverteilung auf die Auslässe der dritten und/oder vierten Zone, das heißt auf die Belüftungs- und Fußraumauslässe, ändern sich mit dem vom Nutzer oder einer Automatik eingestellten Luftverteilmodus. Im Winter muss mehr Luft aus den Fußraumauslässen strömen und weniger aus den Belüftungsauslässen, im Sommer ist es umgekehrt. In Übergangszeiten gibt es zusätzlich entsprechende Zwischenstellungen. Die zum Teil deutlichen Unterschiede in der Luftverteilung beeinflussen auch die Temperaturverteilung, so dass es schwierig ist, für alle Luftverteilmodi die Anforderungen an die Temperaturverteilung zu erfüllen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in einem Luftverteilungssystem für die dritte und/oder vierten Zone eines Drei- oder Vier-Zonen-Kraftfahrzeugklimagerätes für die Beheizung, Belüftung oder Klimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums, mit dem in der dritten und/oder vierten Zone eine Optimierung hinsichtlich der Vorgaben bezüglich der Temperaturverteilung erreicht werden kann.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Nach der erfindungsgemäßen Konzeption wird eine Optimierung der Temperaturschichtung zwischen Auslässen eines Heiz-/Klimagerätes für die Beheizung, Belüftung oder Klimatisierung der dritten und/oder vierten Zone mittels einer Kombination aus Kanälen und anderen Luftleitvorrichtungen sowie gegebenenfalls durch Luftverteilklappen-Gestaltungen erreicht.
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Die Erfindung beinhaltet ein Luftverteilungssystem für die dritte und/oder vierte Zone eines Drei- oder Vierzonen-Kraftfahrzeugklimagerätes, das heißt für die hinteren Sitzreihen eines Kraftfahrzeugs, umfassend
- • einen Warmluftpfad, der über mindestens einen Heizungswärmeübertrager führt, so dass durch den Warmluftpfad die von einem Verdampfer abgekühlte Luft beim Passieren des Heizungswärmeübertragers erwärmt wird,
- • einen Kaltluftpfad, der direkt, das heißt nicht über den mindestens einen Heizungswärmeübertrager, sondern an diesem vorbei führt,
- • mindestens einen Belüftungsauslass und mindestens einen Fußraumauslass, die nebeneinander angeordnet sind, wobei der Warmluftpfad mit dem Belüftungsauslass über einen stromabwärts des Heizungswärmeübertragers angeordneten Warmluftkanal verbunden ist, der an seiner Eintrittsöffnung an eine Begrenzungswand anschließt, die so angeordnet ist, dass die Begrenzungswand einen direkten Strömungspfad der warmen Luft vom Warmluftpfad in den Belüftungsauslass außerhalb des Warmluftkanals blockiert, und wobei die Austrittsöffnung des Warmluftkanals unmittelbar im Belüftungsauslass positioniert ist und
- • mindestens eine Luftverteilklappe am Eintritt in den mindestens einen Fußraumauslass.
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Die Erfindung sieht den oben genannten Warmluftkanal vor, um die Anforderungen an die Temperaturverteilung zu erfüllen. Dieser Warmluftkanal ist für alle Luftverteilmodi notwendig und kommt daher auch in allen Luftverteilmodi zum Einsatz. Er leitet warme Luft direkt zum Belüftungsauslass. Der Warmluftkanal schließt mit seiner Eintrittsöffnung an eine vorzugsweise horizontale Begrenzungswand an, die wiederum den Strömungspfad der warmen Luft zum Belüftungsauslass blockiert. Diese vorzugsweise horizontale Wand verhindert vor allem bei Luftverteilmodi, die im Winter und in der Übergangszeit genutzt werden, dass zu viel warme Luft direkt in den Belüftungsauslass strömt. Der Austritt des Warmluftkanals muss unmittelbar im Belüftungsauslass positioniert sein. Somit verhindert man, dass in bestimmten Betriebszuständen kalte Luft über und/oder um den Auslass des Warmluftkanals streicht und somit der warmen Luft den Strömungsweg in den Belüftungsauslass ganz oder teilweise blockiert.
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Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf eine Anordnung, bei der der/die Belüftungsauslass/Belüftungsauslässe zwischen zwei Fußraumauslässen, einem rechten und einem linken Fußraumauslass, und auf einer Höhe mit diesen zwei Fußraumauslässen angeordnet ist/sind.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht ein direkter Strömungsweg vom Kaltluftpfad in den mindestens einen Belüftungsauslass. Ebenso bevorzugt ist ein direkter Strömungsweg vom Warmluftpfad in den mindestens einen Fußraumauslass.
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An alle Auslässe schließen sich vorzugsweise noch Kanäle an, über die die Luft schließlich in den Kraftfahrzeuginnenraum strömen kann.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind am Ende des Kaltluftpfades an der Grenze zum mindestens einen Fußraumauslass Begrenzungswände vorgesehen, die vorzugsweise vertikal ausgerichtet sind und die zum Teil oder komplett den direkten Strömungsweg vom Kaltluftpfad in den mindestens einen Fußraumauslass blockieren. Zum Beispiel werden bei der Anordnung von zwei äußeren Fußraumauslässen und einem mittleren Belüftungsauslass vertikale Begrenzungswände am Ende des äußeren rechten und linken Randes des Kaltluftpfades positioniert, um zum Teil oder komplett den direkten Strömungsweg vom Kaltluftpfad in die Fußraumauslässe zu blockieren. Die Größe der vertikalen Begrenzungswände, das heißt in Höhe und Länge, ist ein Parameter, der an die Gegebenheiten, wie Bauraum und Anforderungen an die Temperaturverteilung, des jeweiligen Heiz-/Klimagerätes angepasst werden kann. Die vorzugsweise vertikalen Begrenzungswände sind so gestaltet, dass sie vor allem bei Luftverteilmodi, die im Sommer genutzt werden, ein direktes Strömen von kalter Luft in die Fußraumauslässe verhindern.
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In der Luftverteilklappe für den Belüftungsauslass ist vorzugsweise ein Ausschnitt, zum Beispiel eine Verkürzung eines Klappenflügels, im Bereich des Warmluftkanals vorgesehen, um eine Blockade oder Limitierung des Klappenverfahrweges der Luftverteilklappe durch den Warmluftkanal zu vermeiden. Das heißt, dass bei einem geringen Bauraum ein Ausschnitt im Bereich des Warmluftkanals in der Luftverteilklappe für den Belüftungsauslass notwendig sein kann, da der Klappenverfahrweg sonst durch den Warmluftkanal blockiert/limitiert würde und nicht alle Luftverteilmodi eingestellt werden könnten. Der Querschnitt des Warmluftkanals in Größe und Form ist ein Parameter, der an die Gegebenheiten, wie den Bauraum und Anforderungen an Temperaturverteilung, des jeweiligen Heiz-/Klimagerätes angepasst werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Luftverteilklappen für den mindestens einen Fußraumauslass und für den Belüftungsauslass an einem gemeinsamen Schaft befestigt.
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Der Warmluftkanal und die Begrenzungswände können zumindest teilweise in ein in ein Gehäuse des Kraftfahrzeugklimagerätes einsetzbares Gestell eingeformt sein. Bevorzugt ist der Warmluftkanal und die Begrenzungswände jedoch in Teile des Gehäuses der Heiz-/Klimagerätes integriert.
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Mit der Erfindung können die Vorgaben bezüglich der Temperaturverteilung in der dritten und/oder vierten Zone erreicht werden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Außenansicht eines Kraftfahrzeugklimagerätes für die Beheizung, Belüftung und Klimatisierung von vier Zonen eines Kraftfahrzeuginnenraums,
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2: eine Vorderansicht des Kraftfahrzeugklimagerätes für die Beheizung, Belüftung und Klimatisierung der dritten und/oder vierten Zone des Kraftfahrzeuginnenraums,
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3: Schnittdarstellung des Heiz-/Klimagerätes für die Beheizung, Belüftung und Klimatisierung der dritten und/oder vierten Zone des Kraftfahrzeuginnenraums im Bereich des Belüftungsauslasses,
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4: Schnittdarstellung des Heiz-/Klimagerätes für die Beheizung, Belüftung und Klimatisierung der dritten und/oder vierten Zone des Kraftfahrzeuginnenraums im Bereich eines Fußraumauslasses und
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5: ein Rahmenteil mit integriertem Warmluftkanal für den Belüftungsauslass und vertikalen Begrenzungswände für den Fußraumauslass.
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Die 1 ist eine perspektivische Außenansicht eines Kraftfahrzeugklimagerätes 1 für die Beheizung, Belüftung und Klimatisierung von vier Zonen eines Kraftfahrzeuginnenraums. Das Kraftfahrzeugklimagerät 1 umfasst ein Gehäuse 2, das im unteren Teil Belüftungs- und Fußraumauslässe 3, 4 für die dritte und/oder vierte Zone aufweist, die auf einer Höhe angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist ein Belüftungsauslass 3 zwischen einem rechten Fußraumauslass 4a und einem linken Fußraumauslass 4b auf einer Höhe angeordnet. Dabei weist die Öffnung 5 des Belüftungsauslasses 3 nach vorn, während die Öffnungen 6 des Fußraumauslasses nach unten weisen. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Auslässe nach hinten oder unten weisen.
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Die 2 zeigt eine Vorderansicht des Kraftfahrzeugklimagerätes 1 für die Beheizung, Belüftung und Klimatisierung der dritten und/oder vierten Zone des Kraftfahrzeuginnenraums. Dabei werden zum besseren Verständnis der nachfolgenden Figuren senkrechte Schnittebenen durch das Gehäuse 2 angezeigt. Eine Schnittebene 2a liegt im Bereich nahe der Mitte des Belüftungsauslasses 3, während als Schnittebene 2b eine senkrechte Ebene im Bereich des Fußraumauslasses 4a ausgewählt wird.
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In der 3 ist der Bereich des Belüftungsauslasses 3 als Schnittdarstellung entlang der vertikalen Schnittebene 2a durch das Gehäuse 2 gezeigt. In diesem Bereich des Kraftfahrzeugklimagerätes 1 führt ein Warmluftpfad 7, der über den unteren Teil eines Heizungswärmeübertragers 8 und gegebenenfalls eines zusätzlichen Heizelements 8a, die als Lufttemperiereinrichtungen in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet sind, verläuft, zu einem nachgeschalteten, im Wesentlichen senkrecht orientierten Warmluftkanal 9. Wie die 3 zeigt, kann die Warmluft über ein gebogenes Luftleitelement 10 an der Innenwand des Gehäuses 2 in Richtung Warmluftkanal 9 und Belüftungsauslass 3 nach unten gelenkt werden. Das Luftleitelement 10 kann sowohl feststehend positioniert als auch beweglich ausgeführt sein, um Luftmengen zwischen vorderen Luftauslässen, das heißt der ersten und/oder zweiten Zone, und den hinteren Luftauslässen, das heißt der dritten und/oder vierten Zone, zu regulieren. Die 3 zeigt als Auslässe der ersten und/oder zweiten Zone den Entfrostungsauslass 11, den Belüftungsauslass 12 und eine Fußraumklappe 13 für den Fußraumauslass der ersten und/oder zweiten Zone. Der Warmluftkanal 9 schließt mit seiner Eintrittsöffnung 14 an eine im Wesentlichen horizontale Begrenzungswand 15 an, die wiederum den Strömungspfad der warmen Luft zum Belüftungsauslass 3 in diesem Bereich blockiert. Der Warmluftkanal 9 leitet warme Luft direkt zum Belüftungsauslass 3. Dazu ist die Austrittsöffnung 16 des Warmluftkanals 9 unmittelbar im Belüftungsauslass 3 positioniert. Der Warmluftkanal 9 ist für alle Luftverteilmodi notwendig. Die horizontale Wand 15 verhindert vor allem bei Luftverteilmodi, die im Winter und in der Übergangszeit genutzt werden, dass zu viel warme Luft direkt in den Belüftungsauslass 3 strömt.
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Im in 3 gezeigten Bereich des Kraftfahrzeugklimagerätes 1 führt darüber hinaus ein Kaltluftpfad 17 direkt, das heißt nicht über den Heizungswärmeübertrager 8, von einem nicht gezeigten Verdampfer in den Belüftungsauslass 3. Im Belüftungsauslass 3 erfolgt die Mischung von Luft aus dem Warmluftpfad 7 und dem Kaltluftpfad 17 zu einem gemischten Luftstrom 18, die dann zur Öffnung 5 hinaus in die dritte und/oder vierte Zone des Kraftfahrzeuginnenraums eintritt.
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Dadurch, dass die Austrittsöffnung 16 des Warmluftkanals 9 unmittelbar im Belüftungsauslass 3 positioniert ist, wird verhindert, dass in bestimmten Betriebszuständen kalte Luft über und/oder um die Austrittsöffnung 16 des Warmluftkanals 9 streicht und somit der warmen Luft den Strömungsweg in den Belüftungsauslass 3 ganz oder teilweise blockiert. Für die Steuerung der Luftverteilung von kalter Luft und warmer Luft im Belüftungsauslass 3 ist eine Luftverteilklappe 19 am Ende Kaltluftpfades 17 und am Eintritt in den Belüftungsauslass 3 vorgesehen. In dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel steht aufgrund des Platzbedarfs für den Warmluftkanal 9 im Schwenkbereich der Luftverteilklappe 19 ein geringerer Bauraum zur Verfügung. Das heißt, dass durch den Warmluftkanal 9 der Klappenverfahrweg blockiert beziehungsweise limitiert werden könnte und in Folge dessen nicht alle Luftverteilmodi einstellbar wären. Um dies zu verhindern, wird in der Luftverteilklappe 19 für den Belüftungsauslass 3 daher ein Ausschnitt 20, zum Beispiel eine Verkürzung eines Klappenflügels oder eine Ausnehmung im Klappenflügel, im Bereich des Warmluftkanals 9 vorgesehen.
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Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der vertikalen Schnittebene 2b durch das Gehäuse 2 des Kraftfahrzeugklimagerätes 1 im Bereich eines der Fußraumauslässe 4, dem rechten Fußraumauslass 4a. Obwohl in diesem Falle der rechte Fußraumauslass 4a dargestellt ist, gelten die gezeigten Merkmale auch für den linken Fußraumauslass 4b. Die warme Luft wird somit am äußeren rechten und linken Rand des Warmluftpfades 7 über das Luftleitelement 10 ohne weitere Hindernisse zum Fußraumauslass 4 geführt, wobei am Eintritt der Warmluft in den Fußraumauslass 4 eine Luftverteilklappe 21 vorgesehen ist. Am Ende des rechten und linken Randes des Kaltluftpfades 17, an der Grenze zum Eintritt in den Fußraumauslasses 4 ist jeweils eine vertikale Begrenzungswand 22 positioniert, um zum Teil oder komplett den direkten Strömungsweg vom Kaltluftpfad 17 in die Fußraumauslässe 4 zu blockieren. Die vertikalen Begrenzungswände 22 sind so gestaltet, dass sie vor allem bei Luftverteilmodi, die im Sommer genutzt werden, ein direktes Strömen von kalter Luft in die Fußraumauslässe 4 verhindern. Die Kaltluft wird somit mit der Warmluft aus dem Warmluftpfad 7 bereits vor Eintritt in den Fußraumauslass 4 vermischt.
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Vorzugsweise sind die Luftverteilklappen 21 für den rechten Fußauslass 4a und den linken Fußauslass 4b und die Luftverteilklappe 21 für den Belüftungsauslass 3, der sich in der Mitte zwischen den beiden Fußauslässen 4a und 4b befindet, an einem Schaft befestigt.
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In der 5 ist ein in das Gehäuse 2 des Kraftfahrzeugklimagerätes 1 einsetzbares Gestell 23 dargestellt. In dieses Gestell 23 sind sowohl der Warmluftkanal 9 als auch die horizontale Begrenzungswand 15 und die vertikalen Begrenzungswände 22 eingeformt. Die Begrenzungswände können auch als Leitbleche 15, 22 bezeichnet werden. Die noch fehlende Wand des Warmluftkanals 9 wird nach Einsatz des Gestells 23 durch die Innenwand des Gehäuses 2 gebildet. Nicht dargestellt, aber ebenfalls möglich ist die Integration des Warmluftkanals 9 und der Begrenzungswände 15, 22 in Teilen des Gehäuses 2 des Heiz-/Klimagerätes.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugklimaanlage, Kraftfahrzeugklimagerät
- 2
- Gehäuse
- 2a
- Schnittebene (Bereich des Fußraumauslasses)
- 2b
- Schnittebene (Bereich des Belüftungsauslasses)
- 3
- Belüftungsauslass
- 4
- Fußraumauslass
- 4a
- rechter Fußraumauslass
- 4b
- linker Fußraumauslass
- 5
- Öffnung des Belüftungsauslasses
- 6
- Öffnungen der Fußraumauslässe
- 7
- Warmluftpfad
- 8
- Heizungswärmeübertrager
- 8a
- Heizelement
- 9
- Warmluftkanal
- 10
- Luftleitelement
- 11
- Entfrostungsauslass (der ersten und/oder zweiten Zone)
- 12
- Belüftungsauslass (der ersten und/oder zweiten Zone)
- 13
- Fußraumklappe für den Fußraumauslass (der ersten und/oder zweiten Zone)
- 14
- Eintrittsöffnung (des Warmluftkanals 9)
- 15
- (horizontale) Begrenzungswand, Leitbleche
- 16
- Austrittsöffnung (des Warmluftkanals 9)
- 17
- Kaltluftpfad
- 18
- gemischter Luftstrom
- 19
- Luftverteilklappe
- 20
- Ausschnitt (in der Luftverteilklappe 19)
- 21
- Luftverteilklappe
- 22
- (vertikale) Begrenzungswände; Leitbleche
- 23
- Gestell