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Die Erfindung betrifft ein System zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Das System weist Strömungspfade mit Luftauslässen zur Frontscheibe, im Armaturenbrett und zum Fußraum sowie ein Zentralgetriebe mit einem Verstellelement und Klappensteuerungen für Luftklappen zum Öffnen und Verschließen der Luftauslässe auf. Das Verstellelement ist zwischen zwei Endstellungen stufenlos beweglich, sodass Einstellungen der Luftverteilung „Luftklappe Frontscheibe offen“, „Luftklappe Fußraum offen“ und „Luftklappe Armaturenbrett offen“ einstellbar sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben des Systems.
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Die Klimatisierung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs dient neben der Bereitstellung eines komfortablen und behaglichen Klimas für die Fahrzeuginsassen auch der Gewährleistung einer freien Sicht durch die Scheiben, insbesondere durch die Frontscheibe. Die Belüftung der Frontscheibe beugt dabei einem Beschlag mit Feuchtigkeit vor. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Luftverteilsystemen von Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen wird der konditionierte Luftmassenstrom meist über drei verschiedene Arten von Luftklappen verteilt. Die Luftklappen dienen dem Öffnen und Verschließen von am Ende von Strömungspfaden der Luft ausgebildeten Austrittsöffnungen. Die Luft wird beim Ausströmen durch die Austrittsöffnungen, auch als Luftauslässe bezeichnet, an die Frontscheibe beziehungsweise die Windschutzscheibe, aus dem Armaturenbrett in Richtung der Fahrzeuginsassen und in den Fußraum geleitet. Die Luftklappen sind über ein Zentralgetriebe beziehungsweise einen Zentralantrieb miteinander gekoppelt. Unter dem Zentralgetriebe ist dabei ein zentrales Verstellelement zu verstehen, welches meist unter Verwendung einer Kurvenscheibe mit integrierten Kurvenbahnen und Klappensteuerungen, insbesondere in Form von Hebeln, eine Vielzahl von Luftklappen bewegt.
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Aus der
DE 10 2005 056 017 A1 geht ein kombinierter Luftmisch- und Luftverteilstellantrieb für manuelle Heiz- und Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen mit einem ersten Stellglied zur Freigabe eines Mischluftströmungspfads sowie einem zweiten Stellglied zur Freigabe eines Luftverteilströmungspfads hervor. Die beiden Stellglieder sind mittels eines Koppelelementes miteinander verbunden. Zur Steuerung des Luftmisch- und Luftverteilstellantriebs ist ein Stellorgan vorgesehen, welches entweder mit einem der beiden Stellglieder oder mit dem Koppelelement in Eingriff steht. Unter Verwendung des einzigen Stellorgans können gleichzeitig der Mischluftströmungspfad sowie der Luftverteilströmungspfad freigegeben und/oder verschlossen werden. Das Koppelelement ist als Zentralgetriebe beziehungsweise Kulissengetriebe mit einer verschwenkbaren Kulissenscheibe, auch als Kurvenscheibe bezeichnet, mit mindestens zwei Laufspuren ausgebildet. Dabei greifen das erste Stellglied in die erste Laufspur und das zweite Stellglied in die zweite Laufspur der Kurvenscheibe ein.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen wird durch eine Bewegung des Zentralgetriebes, insbesondere durch eine Drehung der Kurvenscheibe, die Anordnung der Klappensteuerungen und damit die Anordnung der Luftklappen verändert. Die Drehung der Kurvenscheibe bewirkt zumeist folgenden Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und damit folgenden Ablauf der Einstellungen der Luftverteilung, wobei die einzelnen Einstellungen der Luftverteilung sequentiell jeweils einmal durchschritten werden:
- a) Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“, wobei der konditionierte Luftmassenstrom ausschließlich an die Frontscheibe und je nach Bedarf und Ausbildung an Seitenscheiben geleitet wird,
- b) Einstellung „Luftklappen Frontscheibe und Fußraum offen“, bei welcher der konditionierte Luftmassenstom an die Frontscheibe und je nach Bedarf und Ausbildung an Seitenscheiben sowie durch die Luftauslässe in den Fußraum strömt,
- c) Einstellung „Luftklappe Fußraum offen“, wobei die Luft ausschließlich durch die Luftauslässe in den Fußraum ausströmt,
- d) Einstellung „alle Luftklappen offen“, bei welcher die Luft aufgeteilt durch alle Luftauslässe geleitet wird,
- e) Einstellung „Luftklappen Armaturenbrett und Fußraum offen“, bei welcher der konditionierte Luftmassenstrom durch die Luftauslässe im Armaturenbrett und in den Fußraum strömt,
- f) Einstellung „Luftklappe Armaturenbrett offen“, wobei die Luft ausschließlich durch die Luftauslässe im Armaturenbrett in den Fahrgastraum geleitet wird, sowie
- g) Einstellung „Luftklappen Armaturenbrett und Frontscheibe offen“, bei welcher der konditionierte Luftmassenstrom durch die Luftauslässe im Armaturenbrett und an die Frontscheibe beziehungsweise an Seitenscheiben ausströmt.
Die Einstellungen „Luftklappen Frontscheibe und Fußraum offen“, „alle Luftklappen offen“, „Luftklappen Armaturenbrett und Fußraum offen“ sowie „Luftklappen Armaturenbrett und Frontscheibe offen“ sind Mischeinstellungen. Die Reihenfolge der Einstellungen und die Anzahl der Einstellungen ist beispielhaft.
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Der angegebene Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und damit der Ablauf der Einstellungen der Luftverteilung ist in 1 anhand eines Diagramms einer Klappenverstellung eines herkömmlichen Luftverteilsystems dargestellt. Dabei sind die jeweiligen Winkel der Luftklappen der Luftauslässe zur Frontscheibe, im Armaturenbrett und in den Fußraum anhand von einzelnen Kennlinien abhängig vom Winkel der zu verstellenden Kurvenscheibe aufgetragen. Die Kurvenscheibe ist beispielsweise mittels eines in der Mittelkonsole oder im Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordneten Drehknopfs in einem Winkelbereich von 0° bis 230° drehbar. Die Einstellung der Luftverteilung kann jedoch auch über Tasten oder durch eine Automatik am Bediengerät erfolgen. Bei einer rein mechanischen Übertragung der Einstellung der Luftverteilung vom Bediengerät zum Klimagerät, beispielsweise mittels einer Welle oder einen Bowdenzug, wird die gewünschte Einstellung direkt und ohne Zeitverzögerung übertragen. Bei einer elektrischen Übertragung der Einstellung der Luftverteilung mit Hilfe einer elektrischen Verbindung zu einem elektrischen Stellmotor zur Verstellung der Kurvenscheibe kommt es aufgrund der technisch bedingten Drehgeschwindigkeit des Stellmotors zu einer Zeitverzögerung zwischen der vorgegebenen Solleinstellung durch das Bediengerät und der Ist-Einstellung am Klimagerät. Zur Verringerung der Zeitverzögerung bei elektrischer Übertragung bis zum Erreichen der Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ kann die Verstellung der Luftklappe mit einem zusätzlichen Stellmotor erfolgen. Die Luftklappen zu den Luftauslässen im Armaturenbrett und zum Fußraum sind dabei gegebenenfalls über einen Zentralantrieb und einen weiteren Stellmotor miteinander gekoppelt. Die zusätzlichen Stellmotoren erzeugen jedoch einen zusätzlichen technischen Aufwand sowie Kosten, sowohl bezüglich des Klimagerätes als auch des Bediengerätes.
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Im Allgemeinen ist bei einem Winkel der Luftklappe im Bereich von 0° der zur Luftklappe zugehörige Luftauslass verschlossen. Je größer der Winkel der Anordnung der Luftklappe ist, umso weiter ist der Strömungsquerschnitt des Luftauslasses beziehungsweise des Strömungspfads geöffnet. Die zu den Winkeln der Kurvenscheibe zugeordneten Luftauslässe stellen jeweils Bereiche dar, in denen die angegebenen Luftauslässe im Wesentlichen geöffnet sind. Der Strömungspfad zu den Luftauslässen in Richtung der Frontscheibe ist beispielsweise bei einem Winkel der Kurvenscheibe im Bereich von 0° sowie in einer Mischeinstellung gemeinsam mit dem Strömungspfad zu den Luftauslässen im Armaturenbrett in einem Bereich um 230° geöffnet.
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Für den Betrieb der Klimaanlage sind Zielwerte für maximale Verstellzeiten der Luftklappen vorgegeben. Dabei ist im Speziellen die Dauer bis zum Erreichen der ausschließlichen Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ zu beachten, um dem Führer des Kraftfahrzeugs ein schnelles Befreien der Scheibe von Feuchtigkeitsbeschlag zu ermöglichen.
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Bei dem herkömmlichen Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und damit dem Ablauf der Einstellungen der Luftverteilung wird die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ nur bei einem Winkel der Kurvenscheibe von 0° und damit zu Beginn erreicht. Ansonsten ist die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ lediglich in einer Mischeinstellung mit der Einstellung „Luftklappen Armaturenbrett und Frontscheibe offen“ bei einem Winkel der Kurvenscheibe von 230° und damit am Ende der Abfolge des Verstellweges der Kurvenscheibe möglich. Allerdings ist die Einstellung „Luftklappe Armaturenbrett offen“ dabei nicht unbedingt erwünscht. Im ungünstigsten Fall der Einstellung „Luftklappen Armaturenbrett und Frontscheibe offen“ bei einem Winkel der Kurvenscheibe im Bereich von etwas weniger als 230°, ist der vollständige Verstellweg der Kurvenscheibe beziehungsweise der Winkelbereich von 230° bis 0° zu überstreichen, um die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ zu erreichen. Das Überstreichen eines Winkelbereichs von 230° dauert bei einer angenommenen Verstellgeschwindigkeit von 24°/s etwa 9,6 s. Zudem werden beim Überstreichen des gesamten Winkelbereichs der Kurvenscheibe Einstellungen der Luftverteilung, wie „Luftklappe Armaturenbrett offen“ und „Luftklappe Fußraum offen“, durchlaufen, welche für den Bediener oder den Führer des Kraftfahrzeugs unerwartet, ungewollt oder sogar unangenehm sind.
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In
KR 2008 0100904 A wird ein Luftverteilsystem einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung der Klappensteuerungen offenbart, mit welcher die meist gewünschten Einstellungen der Luftverteilung „Luftklappe Frontscheibe offen“ und „Luftklappe Armaturenbrett offen“ zeitlich schnell einstellbar und an einem Bedienelement für den Führer des Kraftfahrzeugs benachbart zueinander angeordnet sind. Die Einstellungen „Luftklappe Frontscheibe offen“ und „Luftklappe Armaturenbrett offen“ werden dabei unmittelbar nacheinander durchlaufen. Zudem ist die Klimaanlage derart ausgebildet, dass sich bestimmte Einstellungen nicht überlagern und Mischeinstellungen vermieden werden. Um die Verstellzeit der Klappensteuerungen zum Einstellen der Anordnung „Luftklappe Frontscheibe offen“ zum Beispiel bei Inbetriebnahme der Klimaanlage zu reduzieren, wird diese Anordnung im mittleren Bereich des Verstellweges und damit in der Mitte des Ablaufs der Einstellungen der Luftverteilung ausgebildet. Damit können die Zielwerte für maximale Verstellzeiten der Luftklappen zwar eingehalten und die Verstellzeit der Klappensteuerung, insbesondere zum Einstellen der Anordnung „Luftklappe Frontscheibe offen“, reduziert werden. Allerdings entspricht die Anordnung der Einstellungen nicht der eines herkömmlichen Bedienelementes, beispielsweise in Form eines Drehknopfes, was beim Bediener beziehungsweise Führer des Kraftfahrzeuges zu Irritation führt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs und einem Verfahren zum Betreiben des Systems, bei welchem die maximale Verstellzeit bis zur Einstellung der Luftverteilung „Luftklappe Frontscheibe offen“, beispielsweise bei Inbetriebnahme des Systems, minimiert wird. Zudem soll die Wahrscheinlichkeit des Durchlaufens unerwarteter und ungewollter Einstellungen der Luftverteilung minimiert werden. Des Weiteren soll der bekannte Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und damit der Ablauf der Einstellungen der Luftverteilung möglichst beibehalten werden, um Irritationen des Bedieners zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand und das Verfahren mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das System weist Strömungspfade mit Luftauslässen zur Frontscheibe, im Armaturenbrett und zum Fußraum sowie ein Zentralgetriebe mit einem Verstellelement und Klappensteuerungen für Luftklappen zum Öffnen und Verschließen der Luftauslässe auf. Das Verstellelement ist zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung stufenlos beweglich ausgebildet. Mit der Bewegung des Verstellelementes sind die Einstellungen „Luftklappe Frontscheibe offen“, „Luftklappe Fußraum offen“ und „Luftklappe Armaturenbrett offen“ einstellbar.
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Nach der Konzeption der Erfindung ist das Zentralgetriebe mit dem Verstellelement und den Klappensteuerungen derart ausgebildet, dass die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ in beiden Endstellungen des Verstellelementes einstellbar ist. Mit der Ausbildung des Zentralgetriebes mit dem Verstellelement und den Klappensteuerungen derart, dass die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ in beiden Endstellungen des Verstellelementes möglich ist, wird die Verstellzeit des Systems bis zur Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ unabhängig von der Startposition beziehungsweise der Starteinstellung des Systems deutlich verringert. Zudem wird damit das Durchschreiten ungewollter und unerwarteter Einstellungen der Luftverteilung vermieden oder zumindest die Wahrscheinlichkeit des Durchschreitens ungewollter und unerwarteter Einstellungen der Luftverteilung verringert, sodass das Beschlagen der Frontscheibe verhindert werden kann und gleichzeitig der gewünschte Komfort für die Fahrzeuginsassen nicht eingeschränkt ist. Das erfindungsgemäße System ermöglicht folglich die Bereitstellung eines komfortablen und behaglichen Klimas für die Fahrzeuginsassen sowie eine freie Sicht durch die Frontscheibe.
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Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Zentralgetriebe mit dem Verstellelement und den Klappensteuerungen derart ausgebildet, dass mindestens eine der Einstellungen „Luftklappe Fußraum offen“ oder „Luftklappe Armaturenbrett offen“ in beiden Endstellungen des Verstellelementes einstellbar ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Zentralgetriebe mit dem Verstellelement und den Klappensteuerungen derart ausgebildet ist, dass die Einstellungen
- – „ausschließlich Luftklappe Frontscheibe offen“ oder
- – „Luftklappen Frontscheibe und Fußraum offen“ oder
- – „Luftklappe Fußraum offen“ oder
- – „alle Luftklappen offen“ oder
- – „Luftklappen Armaturenbrett und Fußraum offen“ oder
- – „ausschließlich Luftklappe Armaturenbrett offen“ oder „Luftklappen Armaturenbrett und Frontscheibe offen“
einstellbar sind.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Verstellelement als eine Kurvenscheibe mit integrierten Kurvenbahnen ausgebildet. Die Kurvenbahnen weisen jeweils einen ersten Endpunkt und einen zweiten Endpunkt auf. Dabei ist jeder Kurvenbahn eine Klappensteuerung zugeordnet. Die Kurvenscheibe ist vorteilhaft zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung in einem Winkelbereich von 0° bis zu einem Maximalwinkel, insbesondere einem Maximalwinkel von 288°, um eine Drehachse drehbar gelagert angeordnet.
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Die Klappensteuerungen sind bevorzugt jeweils mit mindestens einem Eingriffselement ausgebildet, welches mit jeweils einer Kurvenbahn der Kurvenscheibe in Eingriff steht und mit der Drehung der Kurvenscheibe bewegt wird.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist eine erste Kurvenbahn der Kurvenscheibe mit dem ersten Endpunkt und dem zweiten Endpunkt sowie mit der Klappensteuerung der Luftauslässe zur Frontscheibe und dem mit der Kurvenbahn in Eingriff stehendem Eingriffselement derart ausgebildet, dass die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ in beiden Endstellungen der Kurvenscheibe einstellbar ist. Dabei beziehen sich die Endstellungen auf Anordnungen der Kurvenscheibe in einem Winkelbereich um 0° sowie zwischen 270° und 288°.
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Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Kurvenbahn der Kurvenscheibe mit dem ersten Endpunkt und dem zweiten Endpunkt sowie mit der Klappensteuerung der Luftauslässe im Armaturenbrett und dem mit der Kurvenbahn in Eingriff stehendem Eingriffselement derart ausgebildet, dass die Einstellung „Luftklappe Armaturenbrett offen“ in beiden Endstellungen der Kurvenscheibe einstellbar ist. Dabei beziehen sich die Endstellungen auf Anordnungen der Kurvenscheibe in einem Winkelbereich um 0° sowie um 280°.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Klappensteuerungen als miteinander drehbeweglich gekoppelte Hebel und/oder Zahnradelemente ausgebildet. Dabei ist jeweils mindestens ein Element jeder Klappensteuerung in einer Drehrichtung um eine Drehachse derart drehbar angeordnet, dass die mit den Elementen der Klappensteuerung verbundenen Luftklappen die Luftauslässe öffnend oder verschließend bewegbar sind.
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Die Aufgabe wird konzeptionsgemäß auch durch ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verfahren weist beim Bewegen des Verstellelementes zwischen den zwei Endstellungen folgende Schritte auf:
- – Einstellen „Luftklappe Frontscheibe offen“,
- – Einstellen „Luftklappen Frontscheibe und Fußraum offen“,
- – Einstellen „Luftklappe Fußraum offen“,
- – Einstellen „alle Luftklappen offen“,
- – Einstellen „Luftklappen Armaturenbrett und Fußraum offen“,
- – Einstellen „Luftklappe Armaturenbrett offen“,
- – Einstellen „Luftklappen Armaturenbrett und Frontscheibe offen“ sowie
- – Einstellen „Luftklappe Frontscheibe offen“.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher das System ein als eine Kurvenscheibe mit integrierten Kurvenbahnen ausgebildetes Verstellelement aufweist, wird die Kurvenscheibe bei der Bewegung von der ersten Endstellung zur zweiten Endstellung um eine Drehachse gedreht. Dabei wird die Kurvenscheibe bevorzugt in einem Winkelbereich von 0° bis zu einem Maximalwinkel, insbesondere einen Maximalwinkel von 288°, gedreht.
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Die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ wird dabei bevorzugt in einem Winkel der Kurvenscheibe im Bereich um 0° und bei einem Winkel der Kurvenscheibe im Bereich zwischen 280° bis 288° eingestellt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass unabhängig von der Ausgangsposition des Verstellelementes bis zum Erreichen der Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ das Verstellelement einen Winkelbereich vom halben Maximalwinkel, insbesondere von maximal etwa 140° überstreicht. Das Verstellelement wird zum Überstreichen eines Winkelbereichs von 140° bei einer Verstellgeschwindigkeit von 24°/s vorteilhaft innerhalb einer maximalen Verstellzeit von etwa 6 s bewegt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden unabhängig von der Ausgangsposition des Verstellelementes bis zum Erreichen der Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ entweder die Einstellung „Luftklappe Fußraum offen“ oder die Einstellung „Luftklappe Armaturenbrett offen“ durchschritten.
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Das erfindungsgemäße System zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs und das Verfahren zum Betreiben des Systems weisen zusammenfassend diverse Vorteile auf:
- – deutliches Verringern der Verstellzeit bis zur Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen,
- – Verringern der Wahrscheinlichkeit beziehungsweise Vermeiden des Durchschreitens ungewollter und unerwarteter Einstellungen der Luftverteilung sowie
- – Beibehalten des Ablaufs der Anordnungen der Luftklappen und damit des Ablaufs und der Reihenfolge der Einstellungen herkömmlicher Luftverteilungen bei
- – keinem zusätzlichen konstruktiven Aufwand zur Bereitstellung des Systems.
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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: Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und der Einstellungen der Luftverteilung anhand der Klappenwinkel abhängig von der Stellung einer Kurvenscheibe eines herkömmlichen Luftverteilsystems mit der maximalen Verstellzeit bis zur Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“,
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2: Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und der Einstellungen der Luftverteilung anhand der Klappenwinkel abhängig von der Stellung einer Kurvenscheibe des Luftverteilsystems mit maximalen Verstellzeiten bis zu einer Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ und
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3: System zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Zentralgetriebe mit einer Kurvenscheibe mit integrierten Kurvenbahnen und Klappensteuerungen.
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2 zeigt ein Diagramm mit dem Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und der Einstellungen der Luftverteilung anhand der Klappenwinkel abhängig von der Stellung einer Kurvenscheibe des Luftverteilsystems mit maximalen Verstellzeiten bis zu einer Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“. Wie in 1 sind die jeweiligen Winkel der Luftklappen der Luftauslässe zur Frontscheibe, im Armaturenbrett und in den Fußraum anhand von einzelnen Kennlinien abhängig vom Winkel der zu verstellenden Kurvenscheibe aufgetragen.
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Im Vergleich zur Einstellung der Luftverteilung nach 1 ist die Kurvenscheibe in einem Winkelbereich von 0° bis 288° drehbar. Die Erweiterung des Winkelbereichs von 230° auf 288° ermöglicht die Ausbildung einer zweiten Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“. Damit ist der Strömungspfad zu den Luftauslässen in Richtung der Frontscheibe bei einem Winkel der Kurvenscheibe im Bereich von 0°, in einer Mischeinstellung gemeinsam mit dem Strömungspfad zu den Luftauslässen im Armaturenbrett in einem Bereich um 230° sowie bei einem Winkel der Kurvenscheibe im Bereich ab 230° und größer geöffnet. Neben der ersten Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ zu Beginn des Verstellweges der Kurvenscheibe bei 0° ist eine zweite Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ am Ende des Verstellweges der Kurvenscheibe in einem Winkelbereich ab 270° und damit am anderen Ende des Ablaufs der Anordnungen der Luftklappen ausgebildet. Dabei ist ausschließlich der Strömungspfad zu den Luftauslässen zur Frontscheibe geöffnet, während die Strömungspfade zu den anderen Luftauslässen zumindest in einem Winkelberich der Kurvenscheibe zwischen etwa 270° und 288° weitestgehend geschlossen sind.
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Dadurch werden die maximale Verstellzeit bis zur Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ im Vergleich zur herkömmlichen Anordnung der Einstellungen des Luftverteilsystems nach 1 etwa halbiert und die Wahrscheinlichkeit, unerwartete und ungewollte Einstellungen der Luftverteilung zu durchschreiten, verringert. Im ungünstigsten Fall, das heißt bei der Einstellung „Luftklappen Armaturenbrett und Fußraum offen“ bei etwa 140° des Winkels der Kurvenscheibe ist jeweils ein Winkelbereich von 140°, das heißt zwischen 140° und 0° oder 140° und 280°, zu überstreichen, um eine der Einstellungen „Luftklappe Frontscheibe offen“ am Beginn oder am Ende des Ablaufs der Anordnungen der Luftklappen zu erreichen. Das Überstreichen eines Winkelbereichs von 140° ergibt bei einer angenommenen Verstellgeschwindigkeit von 24°/s eine Verstellzeit von etwa 6 s.
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Dabei wird das Durchschreiten anderer Haupteinstellungen der Luftverteilung nicht ganz vermieden. Es werden allerdings entweder nur die Haupteinstellungen „Luftklappe Fußraum offen“ oder „Luftklappe Armaturenbrett offen“ durchschritten. Der Start der Drehung der Kurvenscheibe ab einem Winkel von 140° sowie dem daraus folgenden Ablauf der Anordnungen der Luftklappen und Einstellungen der Luftverteilung führt zudem zu wenig Irritationen und Änderungen der Einstellungen der Luftverteilung, da die Ausgangseinstellung beim Winkel von 140° der Kurvenscheibe jeweils schon Anteile am Luftmassenstrom durch die betreffenden Luftauslässe Fußraum beziehungsweise Armaturenbrett aufweist.
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In 3 ist ein System 1 zur Luftverteilung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs als ein Zentralgetriebe mit einer Kurvenscheibe 2 mit integrierten Kurvenbahnen 6, 7, 8 und Klappensteuerungen 3, 4, 5 verschiedener Luftauslässe in den Fahrgastraum dargestellt. Der beim Durchströmen der Klimaanlage konditionierte Luftmassenstrom kann beispielsweise auf drei verschiedene, sich von einer Mischkammer erstreckende Strömungspfade aufgeteilt werden. Die Strömungspfade weisen am von der Mischkammer entfernt angeordneten Ende mit Luftklappen verschließbare Luftauslässe auf. Die Luft wird durch die Luftauslässe an die Frontscheibe, aus dem Armaturenbrett in Richtung der Fahrzeuginsassen und in den Fußraum geleitet. Die Luftklappen der Luftauslässe sind über das Zentralgetriebe beziehungsweise den zentralen Antrieb mit dem als Kurvenscheibe 2 ausgebildeten Verstellelement und den Klappensteuerungen 3, 4, 5 miteinander verbunden gemeinsam verstellbar. Die Klappensteuerungen 3, 4, 5 sind als miteinander drehbeweglich gekoppelte Hebel und/oder Zahnradelemente ausgebildet.
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Die Kurvenscheibe 2 ist vom Führer des Kraftfahrzeugs in Drehrichtung 9 um die Drehachse 10 beispielsweise über ein als Drehknopf ausgebildetes Bedienelement drehbar. Das nicht dargestellte Bedienelement weist dabei ein Übertragungselement, beispielsweise einen Bowdenzug, zum Übertragen der Drehbewegung des Bedienelementes an die Kurvenscheibe 2 auf. Das Bedienelement ist in einem Winkelbereich zwischen 0° und 288° verstellbar und kann mit Symbolen für die Einstellungen der Luftverteilung, speziell der geöffneten Luftauslässe für die Frontscheibe, des Armaturenbrettes und des Fußraums, versehen sein. Wenn das Bedienelement auf die jeweiligen Symbole gerichtet eingestellt ist, sind die dazugehörigen Luftauslässe geöffnet. Bei einer Anordnung des Bedienelementes in Bereichen zwischen den Symbolen sind die Luftklappen in Zwischenpostionen eingestellt.
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Gemäß 2 sind in der Anordnung des Bedienelementes und damit der Kurvenscheibe 2 im Bereich von 0° lediglich die Luftauslässe zur Frontscheibe geöffnet. Bei einer weiteren Drehung des Bedienelementes werden die Strömungsquerschnitte der Luftauslässe zur Frontscheibe verringert, während die Luftauslässe zum Fußraum geöffnet werden, sodass bei einem Winkel der Kurvenscheibe 2 im Bereich um 20° die Luftauslässe zur Frontscheibe und zum Fußraum in einer Mischeinstellung geöffnet sind. Die Luftauslässe zum Fußraum sind bis zu einem Winkel von etwa 130° maximal geöffnet. Die Strömungsquerschnitte der Luftauslässe zum Fußraum werden bei einer Verstellung der Kurvenscheibe 2 zwischen 130° und 170° stetig verringert und sind ab einem Winkel der Kurvenscheibe 2 von 170° geschlossen. Gleichzeitig werden die Luftaulässe im Armaturenbrett im Winkelbereich zwischen 60° und 170°, beginnend bei etwa 70°, geöffnet und sind in einem Winkelbereich von 170° bis 230° maximal geöffnet. Erst ab einem Winkel der Kurvenscheibe von 230° werden die Strömungsquerschnitte der Luftauslässe im Armaturenbrett verringert und sind bei einem Winkel ab etwa 280° verschlossen. Die Luftauslässe zur Frontscheibe werden bei einer Verstellung der Kurvenscheibe 2 im Bereich von 60° bis 90° wieder weiter geöffnet, sodass im Winkelbereich von etwa 90° alle Luftauslässe geöffnet sind. Ab einem Winkel der Kurvenscheibe 2 von 90° werden die Strömungsquerschnitte der Luftauslässe zur Frontscheibe verringert. Im Bereich von 120° bis 180° sind die Luftauslässe zur Frontscheibe geschlossen und werden mit größer werdendem Winkel über 180° stetig geöffnet. Im Winkelbereich um 130° sind folglich nur die Luftauslässe im Armaturenbrett und zum Fußraum in einer Mischeinstellung geöffnet. Im Winkelbereich von 230° bis 288° sind die Luftauslässe zur Frontscheibe vollständig offen. Im Bereich um 230° sind die Luftauslässe im Armaturenbrett und zur Frontscheibe in einer Mischeinstellung geöffnet, während bei einer weiteren Drehung der Kurvenscheibe 2 die Strömungsquerschnitte der Luftauslässe im Armaturenbrett verringert werden und ab einem Winkel von etwa 270° nur noch die Luftauslässe zur Frontscheibe offen sind. Damit sind die Luftauslässe zur Frontscheibe sowohl bei einem Winkel der Kurvenscheibe 2 um 0° als auch bei einem Winkel über 270° als einzige Luftauslässe der Klimaanlage in den Fahrgastraum geöffnet. Der Strömungsquerschnitt der Luftauslässe zur Frontscheibe weist maximale Werte auf. Das Zentralgetriebe ist derart ausgebildet, dass die Luftklappen der verschiedenen Luftauslässe gleichsinnig oder gegensinnig geöffnet und geschlossen werden können und dass Luftauslässe geöffnet und/oder verschlossen bleiben, während andere Luftauslässe geöffnet und/oder verschlossen werden.
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Die Kurvenscheibe 2 ist als Verbindungselement zum einen zur Verbindung der Klappensteuerungen 3, 4, 5 der unterschiedlichen Luftauslässe miteinander und als Verstellelement zum anderen zur gemeinsamen Bewegung der Klappensteuerungen 3, 4, 5 und damit der Luftklappen der Luftauslässe ausgebildet. Die Klappensteuerungen 3, 4, 5 sind mit Eingriffselementen 17, 18, 19 ausgebildet, welche jeweils mit einer Kurvenbahn 6, 7, 8 der Kurvenscheibe 2 in Eingriff stehen. Durch das Drehen der Kurvenscheibe 2 werden die relativen Positionen des Eingriffselementes 17 der Klappensteuerung 3 der Luftauslässe des Fußraums innerhalb der Kurvenbahn 6, des Eingriffselementes 18 der Klappensteuerung 4 der Luftauslässe im Armaturenbrett innerhalb der Kurvenbahn 7 und des Eingriffselementes 18 der Klappensteuerung 5 der Luftauslässe zur Frontscheibe innerhalb der Kurvenbahn 8 verändert. 3 zeigt dabei eine Endstellung der Kurvenscheibe 2, in welcher die Eingriffselemente 17, 18, 19 der Klappensteuerungen 3, 4, 5 jeweils am Ende einer Kurvenbahn 6, 7, 8 angeordnet sind. Durch die Drehung der Kurvenscheibe 2 in Drehrichtung 9 um die Drehachse 10 und damit die Veränderungen der Positionen der Eingriffselemente 17, 18, 19 innerhalb der Kurvenbahnen 6, 7, 8 werden die Klappensteuerungen 3, 4, 5 bewegt und die Luftauslässe nach oben genanntem Ablauf geschlossen oder geöffnet. Jeweils ein Element jeder Klappensteuerung 3, 4, 5 wird dabei in einer Drehrichtung 11, 13, 15 um eine Drehachse 12, 14, 16 gedreht, was wiederum ein Drehen und Verändern der Position der Luftklappen der Luftauslässe bewirkt.
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Die Kurvenbahnen 6, 7, 8 der Kurvenscheibe 2 weisen jeweils einen ersten Endpunkt 6a, 7a, 8a und einen zweiten Endpunkt 6b, 7b, 8b auf. Die Kurvenbahn 8 der Klappensteuerung 5 der Luftauslässe zur Frontscheibe ist im Bereich des zweiten Endpunkts 8b derart ausgebildet, dass die Klappensteuerung 5 bei einer Drehung der Kurvenscheibe 2 in einem Winkelbereich von 230° bis 288° und einer daraus resultierenden relativen Bewegung des Eingriffselementes 19 innerhalb der Kurvenbahn 8 nicht oder derart bewegt wird, dass die Luftklappen der Luftauslässe zur Frontscheibe in konstanter Einstellung offen, insbesondere in einem Klappenwinkel von 80°, verbleiben. In der Endstellung der Kurvenscheibe 2 in einem Winkelbereich von 270° bis 288° wird somit die Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ erreicht und beibehalten. Die Kurvenbahn 7 der Klappensteuerung 4 der Luftauslässe im Armaturenbrett ist im Bereich des zweiten Endpunkts 8b derart ausgebildet, dass die Klappensteuerung 4 bei einer Drehung der Kurvenscheibe 2 in einem Winkelbereich von 230° bis 288° und einer daraus resultierenden relativen Bewegung des Eingriffselementes 18 innerhalb der Kurvenbahn 7 derart bewegt wird, dass die Strömungsquerschnitte der Luftauslässe im Armaturenbrett stetig verringert beziehungsweise die Luftauslässe geschlossen werden.
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Mit der Ausbildung der Kurvenscheibe 2, insbesondere den zweiten Endpunkten 7b, 8b der Kurvenbahnen 7, 8, und den Klappensteuerungen 4, 5 der Luftauslässe im Armaturenbrett und zur Frontscheibe wird neben der ersten Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ auch die zweite Einstellung „Luftklappe Frontscheibe offen“ ermöglicht, wobei jeweils die Luftklappen der Luftauslässe im Armaturenbrett und zum Fußraum verschlossen sind. Die Einstellungen „Luftklappe Frontscheibe offen“, bei welchen ausschließlich die Luftauslässe zur Frontscheibe geöffnet sind, werden jeweils an den Enden des möglichen Winkelbereichs der Verstellung der Kurvenscheibe 2 erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System zur Luftverteilung
- 2
- Kurvenscheibe
- 3
- Klappensteuerung Fußraum
- 4
- Klappensteuerung Armaturenbrett
- 5
- Klappensteuerung Frontscheibe
- 6
- Kurvenbahn Klappensteuerung 3 Fußraum
- 6a
- erster Endpunkt Kurvenbahn 6 Klappensteuerung 3 Fußraum
- 6b
- zweiter Endpunkt Kurvenbahn 6 Klappensteuerung 3 Fußraum
- 7
- Kurvenbahn Klappensteuerung 4 Armaturenbrett
- 7a
- erster Endpunkt Kurvenbahn 7 Klappensteuerung 4 Armaturenbrett
- 7b
- zweiter Endpunkt Kurvenbahn 7 Klappensteuerung 4 Armaturenbrett
- 8
- Kurvenbahn Klappensteuerung 5 Frontscheibe
- 8a
- erster Endpunkt Kurvenbahn 8 Klappensteuerung 5 Frontscheibe
- 8b
- zweiter Endpunkt Kurvenbahn 8 Klappensteuerung 5 Frontscheibe
- 9
- Drehrichtung Kurvenscheibe 2
- 10
- Drehachse Kurvenscheibe 2
- 11
- Drehrichtung Klappensteuerung 3 Fußraum
- 12
- Drehachse Klappensteuerung 3 Fußraum
- 13
- Drehrichtung Klappensteuerung 4 Armaturenbrett
- 14
- Drehachse Klappensteuerung 4 Armaturenbrett
- 15
- Drehrichtung Klappensteuerung 5 Frontscheibe
- 16
- Drehachse Klappensteuerung 5 Frontscheibe
- 17
- Eingriffselement Klappensteuerung 3 Fußraum
- 18
- Eingriffselement Klappensteuerung 4 Armaturenbrett
- 19
- Eingriffselement Klappensteuerung 5 Frontscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005056017 A1 [0003]
- KR 20080100904 A [0009]
