DE102015210258A1

DE102015210258A1 - Luftausströmer und Verfahren zum Einleiten von Luft in einen Raum

Info

Publication number: DE102015210258A1
Application number: DE102015210258.0A
Authority: DE
Inventors: Ingolf Hörschler; Anna Rahm; Stefan Zemsch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: CN107690396B; WO2016193054A1; US11180001B2; CN107690396A; DE102015210258B4; US20180079282A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer (1) zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Austrittsöffnung (2) und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung (2) angeordnete Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19), die bezüglich einer Strömungsrichtung (5) der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist. Um einen intuitiver bedienbaren und kostengünstiger herstellbaren Luftausströmer (1) bereitzustellen, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft abgestimmt sind, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömende Luft durch die Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) radial nach außen abgelenkt wird oder nicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete Ablenkfläche, die bezüglich einer Strömungsrichtung der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist.
Zudem betrifft die Erfindung einen Luftausströmer zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei die Luft über wenigstens einen Luftausströmer unmittelbar in den Fahrgastraum eingeleitet wird, der wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete Ablenkfläche aufweist, die bezüglich einer Strömungsrichtung der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen, insbesondere einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei die Luft über wenigstens einen Luftausströmer unmittelbar in den Fahrgastraum eingeleitet wird, der wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion aufweist.
Luftausströmer werden in Verbindung mit verschiedenen Arten von Klimaanlagen oder Belüftungssystemen eingesetzt, um Luft in einen Raum einleiten zu können. Beispielsweise wird bei einer Klimaanlage eines Fahrzeugs eine temperierte und getrocknete Luft über Luftausströmer in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs eingeleitet.
Luftausströmer bieten in der Regel verschiedene Einstellmöglichkeiten. Beispielsweise kann eine Richtung eines aus einem Luftausströmer ausströmenden Luftstrahls eingestellt werden. Hierzu kann ein Luftausströmer mit einer Lamellenkonstuktion, insbesondere einem Lamellengrill, ausgestattet sein, die durch verschwenkbare oder anderweitig verlagerbare Lamellen eine variable Luftablenkung ermöglicht.
Eine Lamellenkonstruktion ist eine mechanische Feinkonstruktion, die sowohl in der Fertigung als auch in der Montage relativ aufwändig und damit teuer ist. Zudem wirken die Lamellen im Luftstrom als aerodynamische Widerstände bzw. Störkörper. Dies hat gegenüber einem ungestörten Luftstrom sowohl einen erhöhten Strömungs- und Druckverlust als auch eine deutliche Verschlechterung der Akustik durch Geräuschentstehung zur Folge. Eine Ablenkung der Strömung ist durch eine physikalisch bedingte Strömungsablösung an den Lamellen bei großen Winkelstellungen relativ begrenzt.
Ein Luftausströmer ohne Lamellenkonstruktion ist beispielsweise aus DE 10 2013 111 175 B3 bekannt. Dieser Luftausströmer umfasst ein Gehäuse mit einer Luftaustrittsöffnung, einem ersten Anschluss an einem Luftzuführkanal und einem durchgehenden Strömungskanal. Der Strömungskanal ist mindestens an zwei gegenüberliegenden Abschnitten derart gekrümmt ausgebildet, dass sich der Querschnitt des Strömungskanals zu der Luftaustrittsöffnung hin vergrößert. Die mindestens zwei Abschnitte umfassen Öffnungen, welche jeweils in eine hinter den Abschnitten liegende Kammer münden. Die Kammern weisen jeweils einen von dem ersten Anschluss getrennten zweiten Anschluss zum Zuführen oder Abführen von Luft zur Erzeugung von Überdruck und/oder Unterdruck auf. Mit den gekrümmten Abschnitten kann die in Richtung des jeweiligen Abschnitts strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen abgelenkt werden. Durch die Erzeugung des Überdrucks bzw. Unterdrucks kann die Strömungsrichtung des aus dem Luftausströmer ausströmenden Luftstrahls variiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen intuitiver bedienbaren und kostengünstiger herstellbaren Luftausströmer bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Ein erfindungsgemäßer Luftausströmer zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs umfasst wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete Ablenkfläche, die bezüglich einer Strömungsrichtung der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist. Eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche sind derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft abgestimmt, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft durch die Ablenkfläche radial nach außen abgelenkt wird oder nicht.
Die Ablenkfläche des erfindungsgemäßen Luftausströmers ist derart ausgebildet und angeordnet, dass sich ein metastabiler Zustand ausbildet, in dem es zum einen gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft durch die Ablenkfläche radial nach außen abgelenkt wird oder nicht, und in dem zum anderen ein durch die Ablenkfläche abgelenkter oder nicht abgelenkter Luftstrahl ohne äußere Störungen stabil ist.
Stellt sich im Betrieb des Luftausströmers beispielsweise der nicht abgelenkte Luftstrahl stabil am, kann ein Objekt, beispielsweise eine Hand einer Person oder ein Gegenstand, derart im Bereich des Luftausströmers in den nicht abgelenkten Luftstrahl gehalten werden, dass der Luftstrahl in seinen nächsten stabilen Zustand in Form des abgelenkten Luftstrahls springt, und umgekehrt. Der erfindungsgemäße Luftausströmer ist somit im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen sehr intuitiv und direkt bedienbar.
Die Erfindung macht sich den in der Strömungsphysik bekannten Coanda-Effekt zu Nutze, um die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft erfindungsgemäße ablenken zu können. Gemäß dem Coanda-Effekt hat ein Gasstrahl oder eine Flüssigkeitsströmung die Tendenz, an einer konvexen Oberfläche entlangzuströmen, anstatt sich von der konvexen Oberfläche abzulösen und sich in der ursprünglichen Strömungsrichtung weiterzubewegen.
Untersuchungen haben gezeigt, dass sich für verschiedene Ablenkwinkel verschiedene Zustände ausbilden. Ist der Ablenkwinkel beispielsweise kleiner als ein minimaler Ablenkwinkel, wird der Coanda-Effekt beobachtet, was bedeutet, dass sich die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft an die Ablenkfläche anschmiegt, so dass die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft gegenüber ihrer ursprünglichen Strömungsrichtung abgelenkt wird. Es liegt dann ausschließlich der abgelenkte Luftstrahl vor. Liegt der Ablenkwinkel zwischen dem minimalen Ablenkwinkel und einem maximalen Ablenkwinkel, stellt sich der im Rahmen der Erfindung verwendete metastabile Zustand ein, in dem sich je nach Umgebungsbedingungen entweder der abgelenkte Luftstrahl oder, mit gleicher Wahrscheinlichkeit, der nicht abgelenkte Luftstrahl stabil ausbildet. Ist der Ablenkwinkel größer als der maximale Ablenkwinkel, wird die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft nicht abgelenkt, so dass sich die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft in ihre ursprüngliche Strömungsrichtung weiterbewegt. Der minimale Ablenkwinkel und der maximale Ablenkwinkel werden von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere der Rauhigkeit, der Ablenkfläche, der Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft und dergleichen beeinflusst und können beispielsweise experimentell ermittelt werden. Gemäß der Erfindung ist der Ablenkwinkel durch die Formgebung und Anordnung der Ablenkfläche derart auf die Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft abgestimmt, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft durch die Ablenkfläche radial nach außen abgelenkt wird oder nicht. Der Ablenkwinkel liegt erfindungsgemäß somit zwischen dem minimalen Ablenkwinkel und dem maximalen Ablenkwinkel. Zur Erreichung des erfindungsgemäßen Effekts können die Formgebung und die Anordnung der Ablenkfläche zusätzlich auf wenigstens einen weiteren Parameter abgestimmt sein.
Der erfindungsgemäße Luftausströmer kann gänzlich ohne mechanische Luftleitelemente ausgebildet sein, so dass das Einstellen der Strömungsrichtung des von dem Luftausströmer abgegebenen Luftstrahls ohne mechanische Luftleitelemente und ohne eine Druckbeaufschlagung gemäß DE 10 2013 111 175 B3 möglich ist. Der erfindungsgemäße Luftausströmer ist somit unter geringerem Aufwand und damit kostengünstiger als derartige herkömmliche Luftausströmer herstellbar. Da keine mechanischen Luftleitelemente bzw. aerodynamischen Störkörper im Luftstrom vorhanden sind, treten nicht, wie herkömmlich, ein erhöhter Strömungs- und Druckverlust und eine Verschlechterung der Akustik durch Geräuschentwicklung an mechanischen Luftleitelementen auf. Ohne mechanische und bewegliche Luftleitelemente und die damit verbundene Feinmechanik ist der erfindungsgemäße Luftausströmer deutlich robuster und funktionssicherer als ein Luftausströmer mit solchen Luftleitelementen. Hierdurch wird die Anzahl an eventuell erforderlichen Reparaturen deutlich reduziert. Ein Entfall von mechanischen Luftleitelementen führt zudem zu neuen Freiheiten für das Design des erfindungsgemäßen Luftausströmers.
Der erfindungsgemäße Luftausströmer kann auch zwei oder mehrere entsprechende Ablenkflächen aufweisen, um mit dem Luftausströmer wahlweise drei oder mehrere Strömungsrichtungen der aus dem Luftausströmer austretenden Luft einstellen zu können.
Der erfindungsgemäße Luftausströmer kann zum unmittelbaren Einleiten von temperierter und/oder getrockneter Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ablenkfläche zumindest teilweise konvex oder eben ausgebildet. Beide Ausgestaltungen ermöglichen das Auftreten des Coanda-Effekts. Die Ablenkfläche kann auch vollständig konvex oder eben ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Ablenkfläche zumindest teilweise durch ein Bauteil gebildet ist, das zumindest teilweise derart aus einem intelligenten Werkstoff hergestellt ist, dass es bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung seine Formgebung und hierdurch die Formgebung der Ablenkfläche ändert. Ein intelligenter Werkstoff wird auch als „Smart Material” bezeichnet. Wie bereits oben erwähnt, hängen der minimale Ablenkwinkel und der maximale Ablenkwinkel von der Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft ab. Gleiches gilt im Übrigen für einen Radius zwischen einer eben ausgebildeten Ablenkfläche und einem daran angrenzenden, in Strömungsrichtung der Luft vorgeschalteten Abschnitt des Luftausströmers. Daher muss der Ablenkwinkel der Luft, und eventuell der genannte Radius, bei variierenden Gebläsestufen bzw. damit verbundenen unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der Luft angepasst werden, um einen optimalen Betrieb des Luftausströmers für alle Strömungsgeschwindigkeiten der Luft gewährleisten und den metastabilen Zustand für alle Strömungsgeschwindigkeiten der Luft einstellen zu können. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Ablenkfläche, eventuell auch im Bereich des Radius, durch ein Bauteil gebildet ist, das zumindest teilweise derart aus einem intelligenten Werkstoff hergestellt ist, dass es bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung seine Formgebung und hierdurch die Formgebung der Ablenkfläche ändert. Insbesondere kann durch die Änderung der Formgebung des Bauteils der Ablenkwinkel der Luft variiert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Luftausströmer wenigstens einen Strömungskanal, der wenigstens einen mit einer Luftzuführung verbindbaren Einströmabschnitt und wenigstens einen damit verbundenen, an die Ausströmöffnung angrenzenden Ausströmabschnitt aufweist, an dem die Ausströmöffnung angeordnet ist, wobei die Ablenkfläche derart an dem Ausströmabschnitt angeordnet ist, dass der Strömungskanal im Bereich der Ablenkfläche zu der Austrittsöffnung hin aufgeweitet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung kommt der Luftausströmer ohne mechanische Luftleitelemente aus, was mit den oben genannten Vorteilen verbunden ist.
Vorteilhafterweise weist der Strömungskanal wenigstens einen längsverschiebbar innerhalb des Einströmabschnitts angeordneten Luftkanal auf. Durch die Längsverschiebung des Luftkanals in dem Einströmabschnitt kann die Strömungsrichtung der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft stufenlos variiert werden. Wird der Luftkanal von dem Ausströmabschnitt weg verschoben, ist eine maximale Ablenkung der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft mittels der Ablenkfläche möglich. Wird der Luftkanal hingegen in Richtung des Ausströmabschnitts verschoben, wird die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft nicht so stark von der Ablenkfläche abgelenkt, da sie die Ablenkfläche unter einem kleineren Anströmwinkel anströmt.
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn ein Strömungsquerschnitt des Luftkanals variierbar ist. Wird der Strömungsquerschnitt des Luftkanals verkleinert, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der in dem Luftkanal strömenden Luft. Wird hingegen der Strömungsquerschnitt des Luftkanals vergrößert, verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit der in dem Luftkanal strömenden Luft. Durch diese Variation der Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft wird diese unterschiedlich stark mittels der Ablenkfläche abgelenkt. Somit ist auch hierdurch eine stufenlose Variation der Strömungsrichtung der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft realisierbar.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Luftausströmer zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs umfasst wenigstens eine Austrittsöffnung, wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete Ablenkfläche, die bezüglich einer Strömungsrichtung der mittels der in einer Extremstellung befindlichen Luftleitkonstruktion in Richtung der Ablenkfläche geleiteten Luft radial nach außen verläuft. Eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche sind derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft abgestimmt, dass mit der Ablenkfläche die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist.
Der erfindungsgemäße Luftausströmer kann als Luftleitkonstruktion beispielsweise mechanische Luftleitelemente, insbesondere Lamellen, aufweisen, mit denen der Luftstrahl ablenkbar ist. Die Ablenkfläche schließt sich ausströmseitig an die Luftleitelemente an und dient hierdurch zur Vergrößerung eines maximalen Ablenkwinkels der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft. Eine solche Vergrößerung des maximalen Ablenkwinkels der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft kann bei bestimmten Anforderungen, beispielsweise in einem Cabriolet, zweckmäßig sein. Hier kann die Ablenkfläche eingesetzt werden, um bei Bedarf zumindest einen Teil der durch den Luftausströmer strömenden Luft weitergehender nach unten abzulenken. Wird beispielsweise die durch den Luftausströmer strömende Luft mit den mechanischen Luftleitelementen maximal nach unten abgelenkt, strömt ein Teil der Luft in Richtung der Ablenkfläche. Die Formgebung und die Anordnung der Ablenkfläche sind derart gewählt, dass die Lamellen in ihrer Extremstellung die Luft derart in Richtung der Ablenkfläche leiten, dass die Luft durch den Kontakt mit der Ablenkfläche unter Nutzung des Coanda-Effekts zwangsläufig radial nach außen abgelenkt wird. Hierbei kommt es zu einer sprunghaften Änderung der Ablenkung der Luft mittels der Ablenkfläche. Der Coanda-Effekt ermöglicht hierbei einen maximalen Ablenkwinkel, der größer als der allein mittels der Lamellen erreichbare maximale Ablenkwinkel ist. Dieser Effekt kann durch bestimmte Formgebungen, die Ausbildung von Abrißkanten, insbesondere Spoiler, und von luftführungstechnischen Bypässen weitergehender kontrolliert werden.
Im Übrigen kann bei dem weiteren Luftausströmer wenigstens eine der oben genannten Ausgestaltungen der zuerst beschriebenen Luftausströmers realisiert sein.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs wird die Luft über wenigstens einen Luftausströmer unmittelbar in den Fahrgastraum eingeleitet, der wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete Ablenkfläche aufweist, die bezüglich einer Strömungsrichtung der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist, wobei eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft abgestimmt werden, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft durch die Ablenkfläche radial nach außen abgelenkt wird oder nicht.
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf den Luftausströmer genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann der Luftausströmer nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Anströmwinkel der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft variiert. Durch diese Variation des Anströmwinkels wird der Ablenkwinkel der von der Ablenkfläche abgelenkten Luft variiert. Der Anströmwinkel und hierdurch der Ablenkwinkel können insbesondere kontinuierlich variiert werden. Die Variation des Anströmwinkels kann mittels eines längsverschiebbar innerhalb eines Einströmabschnitts eines Strömungskanals des Luftausströmers angeordneten Luftkanals erfolgen, wie es oben im Zusammenhang mit einer Ausgestaltung des Luftausströmers beschrieben ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft variiert. Durch diese Variation der Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft wird diese unterschiedlich stark mittels der Ablenkfläche abgelenkt. Somit ist auch hierdurch eine stufenlose Variation der Strömungsrichtung der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft realisierbar. Die Variation der Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft kann durch eine Variation eines Strömungsquerschnitts, insbesondere des Strömungsquerschnitt des Luftkanals entsprechend der obigen Ausgestaltung des Luftausströmers, erreicht werden.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs wird die Luft über wenigstens einen Luftausströmer unmittelbar in den Fahrgastraum eingeleitet, der wenigstens eine Austrittsöffnung und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion aufweist. Im Bereich der Austrittsöffnung wird wenigstens eine Ablenkfläche angeordnet, die bezüglich einer in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft radial nach außen verläuft. Mittels der in einer Extremstellung befindlichen Luftleitkonstruktion wird Luft in Richtung der Ablenkfläche geleitet. Eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche werden derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche strömenden Luft abgestimmt, dass mit der Ablenkfläche die in Richtung der Ablenkfläche strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen abgelenkt wird.
Mit dem weiteren Verfahren sind die oben mit Bezug auf den weiteren Luftausströmer genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann der weitere Luftausströmer nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben zur Durchführung des weiteren Verfahrens eingerichtet sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer;
2 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer;
3 eine schematische und perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer; und
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer.
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer 1 zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines nicht gezeigten Fahrzeugs.
Der Luftausströmer 1 umfasst eine Austrittsöffnung 2 und zwei im Bereich der Austrittsöffnung 2 angeordnete Ablenkflächen 3 und 4, die jeweils bezüglich einer Strömungsrichtung 5 der in Richtung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 strömenden Luft radial nach außen verlaufen und mit denen jeweils die in Richtung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist. Die Ablenkflächen 3 und 4 sich einander gegenüberliegend angeordnet.
Der Luftausströmer 1 umfasst einen Strömungskanal 6, der einen mit einer nicht gezeigten Luftzuführung verbindbaren Einströmabschnitt 7 und einen damit verbundenen, an die Ausströmöffnung 2 angrenzenden Ausströmabschnitt 8 aufweist, an dem die Ausströmöffnung 2 angeordnet ist. Jede Ablenkfläche 3 bzw. 4 ist derart an dem Ausströmabschnitt 8 angeordnet, dass der Strömungskanal 6 im Bereich der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 zu der Austrittsöffnung 2 hin aufgeweitet ist.
Eine Formgebung und eine Anordnung jeder Ablenkfläche 3 bzw. 4 sind derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 strömenden Luft abgestimmt, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 strömende Luft durch die jeweilige Ablenkfläche 3 bzw. 4 entsprechend dem Pfeil 9 bzw. 10 um den Ablenkwinkel α radial nach außen abgelenkt wird oder entsprechend dem Pfeil 11 nicht radial nach außen gelenkt wird. Jede Ablenkfläche 3 bzw. 4 ist eben ausgebildet und ist über einen Radius 12 mit dem Einströmabschnitt 7 verbunden. Der Ablenkwinkel α liegt zwischen einem minimalen Ablenkwinkel und einem maximalen Ablenkwinkel, so dass sich der oben beschriebene metastabile Zustand wie gezeigt ausbildet.
Zu Beginn des Betriebs des Luftausströmers 1 stellt sich eine einzige der durch die Pfeile 9 bis 11 angedeuteten Strömungsrichtungen der aus dem Luftausströmer 1 ausströmenden Luft stabil ein. Wird ein Objekt in diesen Luftstrom bewegt, springt der Luftstrom um und es stellt sich eine einzige der anderen durch die Pfeile 9 bis 11 angedeuteten Strömungsrichtungen der aus dem Luftausströmer 1 ausströmenden Luft stabil ein. Somit ist eine Einstellung der Richtung der aus dem Luftausströmer 1 ausströmenden Luft ohne mechanische Luftleitelemente möglich.
Jede Ablenkfläche 3 bzw. 4 ist zumindest teilweise durch ein Bauteil 13 gebildet, das zumindest teilweise derart aus einem intelligenten Werkstoff hergestellt ist, dass es bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung seine Formgebung und hierdurch die Formgebung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 ändert. Hierdurch können der Ablenkwinkel α und der jeweilige Radius 12 optimal an die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 strömenden Luft angepasst werden.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer 1 zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines nicht gezeigten Fahrzeugs.
Dieser Luftausströmer 1 unterscheidet sich dadurch von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Ablenkflächen 3 und 4 nicht durch ein oben beschriebenes Bauteil 13 gebildet sind und dass der Strömungskanal 6 einen längsverschiebbar innerhalb des Einströmabschnitts 7 angeordneten Luftkanal 14 aufweist, dessen Strömungsquerschnitt, der hier durch eine Höhe h angedeutet ist, variierbar ist. Im Übrigen entspricht der Luftausströmer 1 dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obige Beschreibung von 1 verwiesen wird.
Durch eine Längsverschiebung des Luftkanals 14 wird der nicht gezeigte Anströmwinkel variiert, unter dem die aus dem Luftkanal 14 austretende Luft die jeweilige Ablenkfläche 3 bzw. 4 anströmt. Je nach Anströmwinkel wird die in Richtung der jeweiligen Ablenkfläche 3 bzw. 4 strömende Luft unterschiedlich stark radial nach außen abgelenkt. Der maximale Ablenkwinkel α der aus dem Luftausströmer 1 ausströmenden Luft wird bis zu einem Maximalwert kontinuierlich größer, wenn der Luftkanal 14 von dem Ausströmabschnitt 8 weggeschoben wird, und wird bis zu einem Minimalwert kontinuierlich kleiner, wenn der Luftkanal 14 in Richtung des Ausströmabschnitt 8 geschoben wird. Der maximale Ablenkwinkel α hängt somit von dem Abstand I zwischen der Ausströmöffnung 2 und dem dem Ausströmabschnitt 8 zugewandten Ende des Luftkanals 14 ab. Durch eine Variation der Höhe h bzw. des Strömungsquerschnitts des Luftkanals 14 kann die Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkflächen 3 und 4 strömenden Luft variiert werden. Auch hierdurch kann der maximale Ablenkwinkel α stufenlos variiert werden.
3 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer 1 zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs. Der Strömungskanal 7 des Luftausströmers 1 ist im Querschnitt polygonal, insbesondere sechseckig, ausgebildet. Die Ablenkflächen 3, 4 und 15 bis 18 sind konvex ausgebildet. Somit lassen sich wahlweise ein nicht über eine der Ablenkflächen 3, 4 und 15 bis 18 abgelenkter stabiler Luftstrahl und sechs abgelenkte stabile Luftstrahlen erzeugen.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Luftausströmer 1 zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs.
Der Luftausströmer 1 umfasst eine Austrittsöffnung 2 und eine im Bereich der Austrittsöffnung 2 angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion 20 mit nicht näher dargestellten Lamellen. Des Weiteren umfasst der Luftausströmer 1 eine in einem unteren Bereich der Austrittsöffnung 2 angeordnete Ablenkfläche 19, die bezüglich einer Strömungsrichtung der mittels der in einer unteren Extremstellung befindlichen Luftleitkonstruktion 20 in Richtung der Ablenkfläche 19 geleiteten Luft radial nach außen verläuft. Eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche 19 sind derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche 19 strömenden Luft abgestimmt, dass mit der Ablenkfläche 19 die in Richtung der Ablenkfläche 19 strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist. Der Luftausströmer 1 ist an einer nicht gezeigten Dekorfläche des Fahrzeugs angeordnet.
Die Ablenkfläche 19 kann zumindest teilweise konvex oder eben ausgebildet sein. Die Ablenkfläche 19 kann zumindest teilweise durch ein nicht gezeigtes Bauteil gebildet sein, das zumindest teilweise derart aus einem intelligenten Werkstoff hergestellt ist, dass es bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung seine Formgebung und hierdurch die Formgebung der Ablenkfläche 19 ändert.
In 4 ist mit dem Bezugszeichen 21 ein maximaler Ablenkbereich der mechanischen Luftleiteinrichtung 20 gekennzeichnet. Mit dem Bezugszeichen 22 ist ein Ablenkbereich gekennzeichnet, in den mittels der Ablenkfläche 19 abgelenkte Luft strömt. Dieser Ablenkbereich 22 ist insbesondere bei einem Belüftungssystem eines Cabriolets von Vorteil.
Bezugszeichenliste

1: Luftausströmer
2: Austrittsöffnung
3: Ablenkfläche
4: Ablenkfläche
5: Strömungsrichtung
6: Strömungskanal
7: Einströmabschnitt
8: Ausströmabschnitt
9: Pfeil
10: Pfeil
11: Pfeil
12: Radius
13: Bauteil
14: Luftkanal
15: Ablenkfläche
16: Ablenkfläche
17: Ablenkfläche
18: Ablenkfläche
19: Ablenkfläche
20: mechanische Luftleiteinrichtung
21: Ablenkbereich
22: Ablenkbereich
α: Ablenkwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013111175 B3 [0008, 0016]

Claims

Luftausströmer (1) zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Austrittsöffnung (2) und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung (2) angeordnete Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19), die bezüglich einer Strömungsrichtung (5) der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft abgestimmt sind, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömende Luft durch die Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) radial nach außen abgelenkt wird oder nicht.
Luftausströmer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) zumindest teilweise konvex oder eben ausgebildet ist.
Luftausströmer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) zumindest teilweise durch ein Bauteil (13) gebildet ist, das zumindest teilweise derart aus einem intelligenten Werkstoff hergestellt ist, dass es bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung seine Formgebung und hierdurch die Formgebung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) ändert.
Luftausströmer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens einen Strömungskanal (6), der wenigstens einen mit einer Luftzuführung verbindbaren Einströmabschnitt (7) und wenigstens einen damit verbundenen, an die Ausströmöffnung (2) angrenzenden Ausströmabschnitt (8) aufweist, an dem die Ausströmöffnung (2) angeordnet ist, wobei die Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18) derart an dem Ausströmabschnitt (8) angeordnet ist, dass der Strömungskanal (6) im Bereich der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18) zu der Austrittsöffnung (2) hin aufgeweitet ist.
Luftausströmer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (6) wenigstens einen längsverschiebbar innerhalb des Einströmabschnitts (7) angeordneten Luftkanal (14) aufweist.
Luftausströmer (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt des Luftkanals (14) variierbar ist.
Luftausströmer (1) zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Austrittsöffnung (2) und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung (2) angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion (20), gekennzeichnet durch wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung (2) angeordnete Ablenkfläche (19), die bezüglich einer Strömungsrichtung (5) der mittels der in einer Extremstellung befindlichen Luftleitkonstruktion (20) in Richtung der Ablenkfläche (19) geleiteten Luft radial nach außen verläuft, wobei eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche (19) derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche (19) strömenden Luft abgestimmt sind, dass mit der Ablenkfläche (19) die in Richtung der Ablenkfläche (19) strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist.
Verfahren zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei die Luft über wenigstens einen Luftausströmer (1) unmittelbar in den Fahrgastraum eingeleitet wird, der wenigstens eine Austrittsöffnung (2) und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung (2) angeordnete Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) aufweist, die bezüglich einer Strömungsrichtung (5) der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft radial nach außen verläuft und mit der die in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen ablenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft abgestimmt werden, dass es gleichwahrscheinlich ist, ob die in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömende Luft durch die Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) radial nach außen abgelenkt wird oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anströmwinkel der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche (3, 4, 15, 16, 17, 18, 19) strömenden Luft variiert wird.
Verfahren zum unmittelbaren Einleiten von Luft in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei die Luft über wenigstens einen Luftausströmer (1) unmittelbar in den Fahrgastraum eingeleitet wird, der wenigstens eine Austrittsöffnung (2) und wenigstens eine im Bereich der Austrittsöffnung (2) angeordnete, variabel einstellbare Luftleitkonstruktion (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Austrittsöffnung (2) wenigstens eine Ablenkfläche (19) angeordnet wird, die bezüglich einer in Richtung der Ablenkfläche (19) strömenden Luft radial nach außen verläuft, wobei mittels der in einer Extremstellung befindlichen Luftleitkonstruktion (20) Luft in Richtung der Ablenkfläche (19) geleitet wird, und wobei eine Formgebung und eine Anordnung der Ablenkfläche (19) derart auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in Richtung der Ablenkfläche (19) strömenden Luft abgestimmt werden, dass mit der Ablenkfläche (19) die in Richtung der Ablenkfläche (19) strömende Luft unter Nutzung des Coanda-Effekts radial nach außen abgelenkt wird.