DE102015222801A1

DE102015222801A1 - System zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung in einem Fahrzeug sowie Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015222801A1
Application number: DE102015222801.0A
Authority: DE
Inventors: Ingolf Hörschler; Stefan Zemsch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: DE102015222801B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (10) zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung (50) in einem Fahrzeug (60), aufweisend eine Fördervorrichtung (20) zum Erzeugen der Luftströmung (50) und eine Leitungsvorrichtung (30) zum Verteilen der Luftströmung (50). Ferner betrifft die Erfindung Fahrzeug (60) mit einem System (10) zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung (50) im Fahrzeug (60).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erzeugen und zum Verteilen einer Luftströmung in einem Fahrzeug, aufweisend eine Fördervorrichtung zum Erzeugen der Luftströmung und eine Leitungsvorrichtung zum Verteilen der Luftströmung. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem System zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung im Fahrzeug.
In modernen Fahrzeugen ist es bekannt, Systeme zum Erzeugen und zum Verteilen von Luftströmungen in verschiedenen Arten und Weisen einzusetzen. Beispiele für derartige Systeme sind eine Luftzuführung zu einem Verbrennungsmotor aber insbesondere auch eine Vorrichtung zum Verteilen von Luft in einem Innenraum des Fahrzeugs.
Um eine Steuerung und/oder Regelung der Luftströmung vornehmen zu können, werden gemäß dem Stand der Technik oftmals Aktuatoren eingesetzt. Dabei können die Aktuatoren beispielsweise als Elektromotoren und/oder als hydraulische und/oder pneumatische Antriebe ausgebildet sein. Durch diese Aktuatoren können Bauelemente des Systems verstellt und/oder verändert werden, so dass die Eigenschaften der Luftströmung gemäß der erwünschten Steuerung beziehungsweise Regelung verändert werden können.
Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, dass diese Aktuatoren nicht beliebig klein ausgebildet werden können. Dies bedeutet insbesondere, dass Bauelemente des Systems, die in sehr engen und/oder kompakten Umgebunden angeordnet sind, oftmals nicht oder nur unter sehr großem Aufwand verstellt und/oder verändert werden können, auch wenn dies für eine Steuerung und/oder Regelung der Luftströmung vorteilhaft wäre. Als Beispiel können dafür beispielsweise Rotorblätter einer Gebläseturbine angeführt werden. Auch erhöhen die Aktuatoren als mechanisch bewegte und/oder hydraulisch beziehungsweise pneumatisch betätigte Komponenten eine Komplexität des Systems, wodurch beispielsweise Wartungsarbeiten zum einen in kürzeren Intervallen durchgeführt werden müssen und zum anderen insgesamt auch aufwändiger sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei Systemen zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung sowie bei Fahrzeugen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung sowie ein Fahrzeug zu schaffen, die auf einer einfache und kostengünstige Art und Weise eine Steuerung und/oder Regelung einer Luftströmung in einem Fahrzeug verbessern, wobei insbesondere eine Komplexität und/oder ein Wartungsaufwand vermindert werden kann.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein System zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein System zum Erzeugen und zum Verteilen einer Luftströmung in einem Fahrzeug, aufweisend eine Fördervorrichtung zum Erzeugen der Luftströmung und eine Leitungsvorrichtung zum Verteilen der Luftströmung. Ein erfindungsgemäßes System ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung und/oder die Leitungsvorrichtung zumindest ein ansteuerbares Bauelement aus einem piezokeramischen Fasermaterial aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement beim Anlegen einer elektrischen Spannung zum Ändern seiner Form und/oder Geometrie ausgebildet ist
Durch ein erfindungsgemäßes System kann in beziehungsweise für ein Fahrzeug eine Luftströmung bereitgestellt werden. Ein derartiges Fahrzeug kann dabei bevorzugt als ein Kraftfahrzeug, beispielsweise als ein PKW oder als ein LKW, ausgebildet sein. Das System kann beispielsweise eine Luftströmung als eine Ladeluft eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs bereitstellen. Bevorzugt wird ein erfindungsgemäßes System zur Erzeugung und Verteilung einer Luftströmung für einen Innenraum des Fahrzeugs eingesetzt, beispielsweise in einem Klimatisierungssystem des Fahrzeugs. Ein erfindungsgemäßes System weist dabei eine Fördervorrichtung zum Erzeugen der Luftströmung auf. Durch diese Fördervorrichtung kann somit das eigentliche Bereitstellen der Luftströmung vorgenommen werden. Insbesondere Eigenschaften der Luftströmung wie beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder eine Menge an Luft können durch diese Fördervorrichtung maßgeblich beeinflusst werden. Durch die Leitungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Systems kann die in der Fördervorrichtung erzeugte Luftströmung an den Ort geleitet werden, für den sie vorgesehen ist beziehungsweise an dem sie benötigt wird. Auch durch die Leitungsvorrichtung können Eigenschaften der Luftströmung verändert werden, beispielsweise durch ein Aufteilen der Luftströmung, ein Einmischen von weiteren Fluiden oder durch ein gezieltes Leiten der Luftströmung beim Verlassen der Leitungsvorrichtung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fördervorrichtung und/oder die Leitungsvorrichtung zumindest ein ansteuerbares Bauelement aus einem piezokeramischen Fasermaterial aufweisen. Dabei kann gemäß der Erfindung dieses Bauelement aus dem piezokeramischen Fasermaterial bestehen, zumindest jedoch weist es dieses auf. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass durch das ansteuerbare Bauelement eine Eigenschaft der Luftströmung, insbesondere direkt, beeinflusst werden kann. Ein piezokeramisches Fasermaterial kann dabei in einem mehrschrittigen Herstellungsverfahren erzeugt werden. So werden in einem ersten Schritt metallische Werkstoffe, beispielsweise Blei, Zirkonium und/oder Titan, in einer Lösung gemischt, wobei ein Gel entsteht. Dieses Gel kann in Spinndüsen zu dünnen, beispielsweise ca. 20 mm dünnen Fasern, weiterverarbeitet werden, die in einem weiteren Schritt zu festen keramischen Fäden gebrannt werden können. Je nach Anforderung lassen sich auch andere Materialien, beispielsweise harte Stahlbleche, mit dem Gel beschichten. Die hergestellten Fäden können beliebig, beispielsweise nebeneinander und/oder überkreuzt angeordnet werden, wobei auch eine Anordnung von dünnen elektrischen Leiterbahnen in diesem Verarbeitungsschritt vorgenommen werden kann. Nach einem Überzug mit einem Kunstharz ist die Herstellung des piezokeramischen Fasermaterials zumeist abgeschlossen. Durch die elektrischen Leiterbahnen kann eine, insbesondere elektrische, Ansteuerbarkeit des piezokeramischen Fasermaterials und damit des Bauelements bereitgestellt werden. Die auf diese Weise hergestellten piezokeramischen Faserelemente sind zumeist dünn und flexibel ausgebildet.
Erfindungswesentlich weisen die piezokeramischen Fasermaterialien und damit auch das zumindest eine ansteuerbare Bauelement die Eigenschaft auf, dass sie beim Anlegen einer elektrischen Spannung zum Ändern einer Form und/oder einer Geometrie ausgebildet sind. Ein Ändern einer Form im Sinne der Erfindung kann dabei sein, dass beispielsweise eine ohne Ansteuerung rechteckige Fläche des Bauelements nach der Ansteuerung konkav und/oder konvex gewölbte Außenränder aufweist. Eine Änderung einer Geometrie im Sinne der Erfindung kann dann vorliegen, wenn sich das gesamte Bauelement verändert, beispielsweise bei einem Übergang von einer flachen, ebenen Ausgestaltung in eine gebogene, gewölbte Ausgestaltung. Da ein Bauelement der Fördervorrichtung und/oder der Leitungsvorrichtung aus einem derartigen piezokeramischen Fasermaterial besteht oder dieses zumindest aufweist, kann insgesamt durch diese Ansteuerbarkeit eine Veränderung der Form und/oder Geometrie des Bauelements hervorgerufen werden. Auf diese Weise ist eine Beeinflussung einer Eigenschaft der Luftströmung allein durch diese Änderung der Form und/oder Geometrie des Bauelements möglich, ohne dass zusätzliche Aktuatoren dafür nötig sind. Dadurch kann zum einen eine Komplexität des gesamten Systems verringert werden, da beispielsweise weniger bewegliche Bauteile nötig sind. Auch kann das System insgesamt kleiner und kompakter ausgebildet werden. Auch ein Aufwand bei der Wartung eines erfindungsgemäßen Systems kann dadurch vermindert werden. Ferner kann zum anderen auch an Orten innerhalb des Systems eine Beeinflussung der Luftströmung ermöglicht werden, die bisher durch eine Ansteuerung durch externe Aktuatoren nicht oder nur sehr schwer erreichbar waren. Beispielsweise kann durch entsprechende Ausgestaltung eine direkte Formveränderung von Schaufeln eines Gebläses, insbesondere bevorzugt beispielsweise abhängig von einer Drehzahl des Gebläses, vorgenommen werden. Zusammenfassend kann somit durch ein erfindungsgemäßes System eine Erzeugung und eine Verteilung einer Luftströmung für ein Fahrzeug verbessert werden, wobei insbesondere eine Komplexität und dadurch ein Wartungsaufwand des erfindungsgemäßen Systems verringert werden kann.
Ein erfindungsgemäßes System kann derart ausgebildet sein, dass die Fördervorrichtung ein Gebläse zum Fördern von Luft aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil einer Laufbeschaufelung und/oder einer Leitbeschaufelung des Gebläses ausgebildet ist. Durch ein derartiges Gebläse kann eine Erzeugung einer Luftströmung besonders einfach ermöglicht werden. Ein derartiges Gebläse weist dabei zumeist eine Laufbeschaufelung, die bevorzugt auf einem Rotor des Gebläses angeordnet ist, und/oder eine Leitbeschaufelung, die bevorzugt an einem Gehäuse des Gebläses angeordnet ist, auf. Durch die Laufbeschaufelung wird bei einer Rotation des Rotors die Luftströmung erzeugt, wobei durch die Leitbeschaufelung eine Zu- beziehungsweise Abfuhr der Luft gesteuert werden kann. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine ansteuerbare Bauelement ein Teil der Laufbeschaufelung und/oder der Leitbeschaufelung ausgebildet sein kann. Insbesondere kann das zumindest eine ansteuerbare Bauelement dabei beispielsweise eine Schaufel oder zumindest ein Teil einer Schaufel der Laufbeschaufelung und/oder der Leitbeschaufelung sein. Bevorzugt können auch mehrere, insbesondere alle, Schaufeln als ansteuerbare Bauelemente ausgebildet sein. Dadurch kann ermöglicht werden, insbesondere direkt bereits bei der Erzeugung der Luftströmung auf Eigenschaften der Luftströmung gezielt Einfluss zu nehmen. Dabei kann beispielsweise bevorzugt vorgesehen sein, dass ein als eine Schaufel der Laufbeschaufelung vorgesehenes ansteuerbares Bauelement abhängig von einer Drehzahl des Gebläses geregelt angesteuert wird und dadurch seine Form und/oder Geometrie ändert. Eine direkte Einflussnahme auf die durch das Gebläse erzeugte Luftströmung kann dadurch bereitgestellt werden. So können beispielsweise Verwirbelungen im Gebläse durch eine geeignete Veränderung der Form und/oder der Geometrie der Bauelemente verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden. Eine besonders gute und bedarfsgerechte beziehungsweise -angepasste Erzeugung einer Luftströmung kann dadurch bereitgestellt werden.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen System vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung ein Gebläse zum Fördern von Luft aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil einer Gebläsezunge des Gebläses ausgebildet ist. Wie oben bereits beschrieben kann durch ein derartiges Gebläse eine Erzeugung einer Luftströmung besonders einfach ermöglicht werden. Dabei kann durch eine Gebläsezunge, die bevorzugt an einem Übergang zwischen der Fördervorrichtung und der Leitungsvorrichtung angeordnet ist, eine Abgabe der Luftströmung aus der Fördervorrichtung in die Leitungsvorrichtung beeinflusst werden. Erfindungsgemäß weist diese Gebläsezunge ein ansteuerbares Bauelement aus einem piezokeramischen Fasermaterial auf. Durch eine Veränderung einer Form und/oder einer Geometrie der Gebläsezunge, die durch eine Ansteuerung des zumindest einen ansteuerbaren Bauteils ermöglicht werden kann, kann somit eine besonders einfache und insbesondere gesteuerte und/oder geregelte Beeinflussung der Luftströmung am Übergang zwischen der Fördervorrichtung und der Leitungsvorrichtung bereitgestellt werden. Eine besonders gute Entnahme der Luftströmung aus der Fördervorrichtung in die Leitungsvorrichtung, beispielsweise hinsichtlich einer Reduktion des Druckverlustes, kann dadurch zu jederzeit bereitgestellt werden.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes System dahingehend ausgebildet sein, dass die Leitungsvorrichtung eine Luftleitung zum Transportieren der Luftströmung aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil einer Wandung der Luftleitung ausgebildet ist. Durch die Leitungsvorrichtung wird die Luftströmung von der Fördervorrichtung zu dem Ort geleitet, an dem die Luftströmung bereitgestellt werden soll. Dafür wird zumeist eine Luftleitung eingesetzt, die oftmals zumindest abschnittsweise rohrartig ausgebildet ist. Durch eine Wandung ist die Luftleitung dabei parallel zur Strömungsrichtung der Luftströmung begrenzt. Durch eine Ausbildung zumindest eines Teils dieser Wandung als beziehungsweise durch ein Bauelement aus einem piezokeramischen Fasermaterial kann erreicht werden, dass die Form und/oder Geometrie dieser Wandung steuerbar und/oder regelbar veränderlich ist. So kann beispielsweise ein freier Strömungsquerschnitt und/oder eine innere Oberfläche der Luftleitung durch eine Ansteuerung des Bauelements verändert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung beeinflusst werden oder Ablösungen im Inneren der Luftleitung verhindert oder zumindest vermindert werden. Eine noch bessere und bedarfsangepasste Leitung der Luftströmung kann dadurch bereitgestellt werden.
Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen System vorgesehen sein, dass die Leitungsvorrichtung ein Absperrelement zum zumindest zeitweiligen Blockieren der Luftströmung aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil des Absperrelements ausgebildet ist. Durch ein derartiges Absperrelement kann die Luftströmung zumindest zeitweise blockiert oder zumindest eine Weiterleitung der Luftströmung in eine bestimmte Richtung unterbunden werden. Das Absperrelement wird dabei oftmals in die Luftführung eingebracht, beispielsweise eingeschwenkt, und verhindert so ein Strömen der Luft. Dabei kann das Absperrelement intern und damit von außen nicht sichtbar in der Leitungsvorrichtung angeordnet sein. Auch ein Abschluss der Leitungsvorrichtung durch ein Absperrelement ist möglich. Ein derartiges Absperrelement ist dann von außen sichtbar angeordnet. Durch eine zumindest teilweise Ausbildung des Absperrelements durch das ansteuerbare Bauelement kann das Verbringen des Absperrelements bereits durch eine Ansteuerung des piezokeramischen Fasermaterials des Bauelements ermöglicht oder zumindest unterstützt werden. Zusätzliche Aktuatoren können für diesen Vorgang vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden. Eine verbesserte Bereitstellung einer Luftströmung, insbesondere hinsichtlich einer Kompaktheit der Ausbildung und/oder einer Wartungsfreundlichkeit, kann dadurch bereitgestellt werden.
Auch kann ein erfindungsgemäßes System dahingehend ausgebildet sein, dass die Leitungsvorrichtung an einem Luftauslass in einer Oberfläche im Inneren des Fahrzeugs endet, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement zum Öffnen und/oder Schließen des Luftauslasses ausgebildet ist. Durch ein derartiges Öffnen und/oder Schließen des Luftauslasses kann eine endgültige Bereitstellung der Luftströmung besonders genau gesteuert und/oder geregelt werden. So kann beispielsweise die Luftströmung bis zum Luftauslass bereitgestellt werden, wobei dann sofort bei einer Öffnung des Luftauslasses die Luftströmung zur Verfügung steht. Ein besonders schnelles Bereitstellen einer Luftströmung kann dadurch erreicht werden. Dadurch, dass das zumindest eine ansteuerbare Bauelement zu diesem Öffnen und/oder Schließen des Luftauslasses ausgebildet ist, können diese Funktionen bereits durch eine Ansteuerung des piezokeramischen Fasermaterials des Bauelements ermöglicht oder zumindest unterstützt werden. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Luftauslass selbst in der Oberfläche dargestellt beziehungsweise erzeugt wird. Ohne Ansteuerung des Bauelements ist in diesem Fall kein Luftauslass in der Oberfläche vorhanden und erst bei Ansteuerung des Bauelements wird ein Luftauslass in der Oberfläche im Inneren des Fahrzeugs erzeugt und öffnet sich. Insgesamt können zusätzliche Aktuatoren für diesen Vorgang vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden. Eine verbesserte Bereitstellung einer Luftströmung, insbesondere hinsichtlich einer Kompaktheit der Ausbildung und/oder einer Wartungsfreundlichkeit, kann dadurch bereitgestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Systems kann ferner vorgesehen sein, dass der Luftauslass kiemenartig ausgebildet ist. Dies stellt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines Luftauslasses in einer Oberfläche im Inneren des Fahrzeugs dar, wobei der Luftauslass in geschlossenem Zustand nicht oder nur sehr wenig sichtbar ist. Als kiemenartig im Sinne der Erfindung kann dabei insbesondere angesehen werden, dass die Oberfläche einen Schlitz aufweist, an dessen Ränder das ansteuerbare Bauelement aus piezokeramischen Fasermaterial angeordnet ist beziehungsweise dessen Ränder durch das ansteuerbare Bauelement gebildet sind. Im geschlossenen Zustand ist dabei der Schlitz unsichtbar oder zumindest nur als eine Linie in der Oberfläche sichtbar. Bei einem Anlegen einer Spannung an das ansteuerbare Bauelement ändert dieses seine Form und/oder Geometrie, insbesondere derart, dass sich die Ränder des Schlitzes auseinanderbewegen und der Luftauslass sich auf diese Weise kiemenartig öffnet. Ein besonders einfaches Darstellen eines Luftauslasses in einer Oberfläche im Inneren des Fahrzeugs kann dadurch bereitgestellt werden.
Auch kann ein erfindungsgemäßes System dahingehend ausgebildet sein, dass die Leitungsvorrichtung ein Verzweigungselement zum Aufteilen der Luftströmung aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil des Verzweigungselements ausgebildet ist. Durch ein derartiges Verzweigungselement kann eine Verteilung der Luftströmung auf verschiedene Strömungspfade vorgenommen werden. Eine Luftströmung kann auf diese Weise besonders einfach an denjenigen Art im Fahrzeug geleitet werden, an der sie benötigt wird. Dadurch, dass das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil dieses Verzweigungselements ausgebildet ist, können diese Funktionen bereits durch eine Ansteuerung des piezokeramischen Fasermaterials des Bauelements ermöglicht oder zumindest unterstützt werden. Insgesamt können zusätzliche Aktuatoren für die Verteilung der Luftströmung vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden. Eine verbesserte Bereitstellung einer Luftströmung, insbesondere hinsichtlich einer Kompaktheit der Ausbildung und/oder einer Wartungsfreundlichkeit, kann dadurch bereitgestellt werden.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen System vorgesehen sein, dass die Leitungsvorrichtung ein Mischelement zum Vermischen der Luftströmung aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil des Mischelements ausgebildet ist. Ein derartiges Mischelement ermöglicht dabei insbesondere ein Einmischen eines weiteren Fluids in die Luftströmung. Als Fluid kann dabei bevorzugt eine weitere Luftströmung, beispielsweise Außenluft und/oder eine Luftströmung mit einer anderen Temperatur, verwendet werden. Darüber hinaus sind auch andere Fluide, beispielsweise Wasser zur Erhöhung einer Feuchtigkeit der Luftströmung und/oder Duftstoffe zur Beeinflussung eines Geruchs der Luftströmung, denkbar. Eine besonders einfache Beeinflussung vieler Eigenschaften der Luftströmung kann dadurch bereitgestellt werden. Dadurch, dass das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil dieses Mischelements ausgebildet ist, können diese Funktionen bereits durch eine Ansteuerung des piezokeramischen Fasermaterials des Bauelements ermöglicht oder zumindest unterstützt werden. Insgesamt können zusätzliche Aktuatoren für ein Einmischen weiterer Fluide in die Luftströmung vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden. Eine verbesserte Bereitstellung einer Luftströmung, insbesondere hinsichtlich einer Kompaktheit der Ausbildung und/oder einer Wartungsfreundlichkeit, kann dadurch bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt kann ferner ein erfindungsgemäßes System dahingehend ausgebildet sein, dass die Leitungsvorrichtung ein Leitelement zum Leiten der Luftströmung aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil des Leitelements ausgebildet ist. Ein derartiges Leitelement kann bevorzugt am und/oder im Luftauslass angeordnet sein. Ein Leitelement ermöglicht ein gezieltes Leiten der Luftströmung, insbesondere nach einem Austreten der Luftströmung aus einem Luftauslass. Als ein Leiten der Luftströmung im Sinne der Erfindung kann dabei insbesondere ein Steuern beziehungsweise Einstellen einer Richtung der Luftströmung aber auch eine Beeinflussung einer Form eines Strömungsquerschnittes der Luftströmung angesehen werden. Beispielsweise kann durch ein Leitelement eine Richtung und ein Strömungsquerschnitt einer Luftströmung eingestellt werden, die auf eine Scheibe, insbesondere eine Frontscheibe, des Fahrzeugs gerichtet ist. Dadurch kann eine Luftströmung besonders bedarfsgerecht auf die Scheibe geleitet werden, beispielsweise um eine Enteisungsfunktionalität bereitzustellen. Die Luftströmung kann dabei durch das Leitelement derart geformt und gerichtet werden, dass die Luftströmung genau an den Stellen auf die Scheibe trifft, an denen eine Enteisung der Scheibe benötigt wird. Insgesamt kann somit durch ein Leitelement eine besonders gute und bedarfsgerechte und/oder -angepasste Bereitstellung einer Luftströmung bereitgestellt werden. Dadurch, dass das zumindest eine ansteuerbare Bauelement als zumindest ein Teil dieses Leitelements ausgebildet ist, können diese Funktionen bereits durch eine Ansteuerung des piezokeramischen Fasermaterials des Bauelements ermöglicht oder zumindest unterstützt werden. Insgesamt können zusätzliche Aktuatoren für ein gerichtetes Leiten und/oder Formen der Luftströmung vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden. Eine verbesserte Bereitstellung einer Luftströmung, insbesondere hinsichtlich einer Kompaktheit der Ausbildung und/oder einer Wartungsfreundlichkeit, kann dadurch bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt kann ein erfindungsgemäßes System dahingehend weiterentwickelt sein, das Leitelement als eine Lamelle ausgebildet ist. Eine derartige Lamelle kann dabei insbesondere senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Luftströmung angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Beeinflussung dieser Strömungsrichtung, beispielsweise durch ein Verdrehen der Lamelle, besonders einfach erreicht werden, insbesondere kann durch eine zumindest teilweise Ausbildung einer derartigen Lamelle durch das ansteuerbare Bauelement dieses Verstellen der Lamelle durch ein Anlegen einer elektrischen Spannung an das Bauteil vorgenommen oder zumindest unterstützt werden. Zusätzliche Aktuatoren für ein gerichtetes Leiten und/oder Formen der Luftströmung können dadurch vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit einem System zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung im Fahrzeug. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das System gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Sämtliche Vorteile, die ausführlich zu einem System gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit auch für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, das ein derartiges System gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleicher Funktion oder Wirkungsweise sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
1 ein ansteuerbares Bauelement,
2 eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System,
3 eine zweite Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System,
4 eine Oberfläche mit einem Luftauslass, und
5 eine dritte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System.
In 1 ist ein ansteuerbares Bauelement 40 gezeigt, auf der linken Seite in einer Seitenansicht und auf der rechten Seite in einer Draufsicht. Das abgebildete Bauelement 40 dient dabei nur als schematisches Beispiel für eine mögliche Ausgestaltung und stellt keine Einschränkung der Gestaltungen von ansteuerbaren Bauelementen 40 dar. Erfindungswesentlich weist das Bauelement 40 ein piezokeramisches Fasermaterial 41 auf und kann bevorzugt auch aus diesem bestehen. Dieses piezokeramische Fasermaterial 41 weist die Eigenschaft auf, dass es bei einer Ansteuerung 70, insbesondere bei einem Anlegen einer elektrischen Spannung, seine Form 42 und/oder Geometrie 43 ändert. Dabei ist auf der linken Seite der 1 eine Änderung der Form 42 gezeigt. Eine flache, ebene Form 42 des Bauelements 40 geht bei einer Ansteuerung 70 in eine gebogene Form 42 über. Alternativ oder zusätzlich kann sich auch eine Geometrie 43 des Bauteils 40 bei einer Ansteuerung 70 des piezokeramischen Fasermaterials 41 ändern. Dies ist auf der rechten Seite der 1 gezeigt. Die geraden Seiten des Bauelements 40 ziehen sich bei einer Ansteuerung 70 nach innen zusammen, wodurch das Bauelement 40 dann eine konkave Geometrie 43 aufweist. Durch beide Änderungen können Bewegungen und/oder Verformungen ausgelöst, vorgenommen oder zumindest unterstützt werden. Zusätzliche Aktuatoren, beispielsweise Elektromotoren und/oder pneumatische oder hydraulische Antriebe, können dadurch eingespart oder zumindest kleiner dimensioniert ausgebildet werden.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes System 10 zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung 50, das in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug 60 verbaut ist. Dabei ist insbesondere eine Fördervorrichtung 20 als Teil des erfindungsgemäßen Systems 10 abgebildet. Die Fördervorrichtung 20 weist ein Gebläse 21 zur Erzeugung der Luftströmung 50 auf. Bevorzugt kann dabei eine Laufbeschaufelung 22 zumindest abschnittsweise durch ein ansteuerbares Bauelement 40 gebildet sein. Beispielsweise kann eine oder mehrere, insbesondere alle, Schaufeln der Laufbeschaufelung 22 zumindest teilweise durch ein ansteuerbares Bauteil 40 gebildet sein. Durch eine Ansteuerung 70 (nicht mit abgebildet) des Bauelements 40 kann somit die Laufbeschaufelung 22 des Gebläses 21 beeinflusst werden. Dies kann insbesondere bevorzugt abhängig von einer Drehzahl des Gebläses 21 vorgenommen werden. Insbesondere können dadurch beispielsweise Ablösungen in der Luftströmung 50 durch eine entsprechende Veränderung der Laufbeschaufelung 33 vermieden oder zumindest reduziert werden. Auch eine Änderung einer Luftmenge, die durch das Gebläse 21 gefördert wird, kann durch eine Änderung der Laufbeschaufelung 22 vorgenommen werden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit eines ansteuerbaren Bauelements 40 in der Fördervorrichtung 20 stellt eine Gebläsezunge 23 dar. Durch diese Gebläsezunge 23, insbesondere durch eine Stellung und/oder Form der Gebläsezunge 23, kann direkt eine Abgabe der Luftströmung 50 aus der Fördervorrichtung 20 in eine Leitungsvorrichtung 30 beeinflusst werden. Auch dadurch können somit Eigenschaften der erzeugten Luftströmung 50, beispielsweise hinsichtlich einer Reduktion des Druckverlustes der Luftströmung 50 und/oder einer in der Luftströmung 50 geförderten Luftmenge, direkt und besonders einfach beeinflusst werden. Insgesamt kann somit durch einen Einsatz eines ansteuerbaren Bauelements 40 in einer Fördervorrichtung 20 eines erfindungsgemäßen Systems 10 eine besonders bedarfsgerechte und/oder -angepasste Erzeugung der Luftströmung 50 ermöglicht werden.
In 3 ist eine weitere mögliche Ausgestaltungsform eines in einem Fahrzeug 60 verbauten erfindungsgemäßen Systems 10 gezeigt, wobei hier neben einer Fördervorrichtung 20 mit einem Gebläse 21 auch eine Leitungsvorrichtung 30 des Systems 10 abgebildet ist. Erfindungsgemäß können auch Teile dieser Leitungsvorrichtung 30 ein ansteuerbares Bauelement 40 aus einem piezokeramischen Fasermaterial 41 (nicht mit abgebildet) aufweisen. So kann bereits eine Wandung 32 einer Luftleitung 31 ein ansteuerbares Bauelement 40 enthalten. Bei einer Ansteuerung 70 (nicht mit abgebildet) des Bauteils kann sich beispielsweise eine Oberflächenstruktur der Wandung 32 verändern, um die Strömungseigenschaften der Luftströmung 50 zu beeinflussen. Auch ist beispielsweise eine Verengung und/oder Erweiterung eines freien Strömungsquerschnitts der Luftleitung 31 bei Ansteuerung 70 des in der Wandung 32 verbauten Bauelements 40 denkbar. Insbesondere eine Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung 50 kann dadurch beeinflusst werden. Darüber hinaus kann in der Leitungsvorrichtung 30 ein Verzweigungselement 35 vorgesehen sein, das in der abgebildeten Ausgestaltungsform gleichzeitig als ein Mischelement 36 dient. Auch diese Bauelemente 40 können ein ansteuerbares Bauelement 40 aufweisen. Eine Verteilung der Luftströmung 50 auf verschiedene Luftleitungen 31, dargestellt durch den sich teilenden Pfeil der Luftströmung 50 und/oder ein Einmischen von weiteren Fluiden, beispielsweise Frischluft oder Luft mit einer anderen Temperatur, kann dadurch, insbesondere durch eine Ansteuerung 70 des Bauelements 40, besonders einfach ermöglicht werden. Durch ein ansteuerbares Bauelement 40 kann dabei die Funktionalität des Verzweigungselements 35 beziehungsweise des Mischelements 36 bereitgestellt werden, ohne dass zusätzliche Aktuatoren nötig sind oder zumindest, dass die notwendigen Aktuatoren kleiner ausgebildet werden können. Ferner ist in der Luftleitung 31 ein Absperrelement 33 gezeigt. Durch ein derartiges Absperrelement 33 kann eine Weiterleitung der Luftströmung 50 verhindert werden. Auch hier kann durch eine zumindest teilweise Ausgestaltung des Absperrelements 33 durch ein ansteuerbares Bauteil 40 die Funktionalität des Absperrelements 33 ermöglicht und gleichzeitig ein dafür nötiger Aktuator eingespart oder zumindest verkleinert werden. Ein Luftauslass 34 bildet einen Abschluss der Leitungsvorrichtung 30. Aus diesem Luftauslass 34 strömt in dieser Ausgestaltungsform die Luftströmung 50 in einen Innenraum des Fahrzeugs 60. Ein Einsatz eines ansteuerbaren Bauelements 40 in einem Luftauslass 34 kann dabei beispielsweise eine Darstellung des Luftauslasses 34, insbesondere in einer Oberfläche 61 des Fahrzeugs 60, ermöglichen. Ohne eine Ansteuerung 70 (nicht mit abgebildet) des Bauelements 40 bleibt die Oberfläche 61 in diesem Fall geschlossen, und erst mit einer Ansteuerung 70 öffnet sich in der Oberfläche 61 der Luftauslass 34. Dadurch kann beispielsweise eine optisch besonders ansprechende Ausgestaltung eines derartigen Luftauslasses 34 bereitgestellt werden.
4 zeigt derartige Luftauslässe 34, die in einer Oberfläche 61 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 60 dargestellt werden. Die Luftauslässe 34 sind dabei als Schlitze ausgebildet, so dass die Luftauslässe 34, wie im linken Teil der 4 abgebildet, im geschlossenen Zustand nur als Linien sichtbar sind. Erfindungsgemäß weisen die Luftauslässe 34 jeweils zumindest ein ansteuerbares Bauelement 40 auf, wobei dieses an den Rändern des Schlitzes angeordnet ist oder bevorzugt die Ränder des Schlitzes durch das ansteuerbare Bauelement 40 gebildet sind. Durch eine Ansteuerung 70 des ansteuerbaren Bauelements 40 kann, wie abgebildet im rechten Teil der 4, ein kiemenartiges Öffnen der Luftauslässe 34 in der Oberfläche 61, bei dem sich die Ränder des schlitzartig ausgebildeten Luftauslasses 34 auseinanderbewegen, vorgenommen werden. Ein besonders einfaches und insbesondere optisch ansprechendes Darstellen eines Luftauslasses 34 in einer Oberfläche 61 im Inneren des Fahrzeugs 60 kann dadurch bereitgestellt werden.
In 5 werden ebenfalls Luftauslässe 34 eines erfindungsgemäßen Systems 10 gezeigt, wie sie in einer Oberfläche 61 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 60 vorgesehen sein können. Dabei sind hier in beziehungsweise an den Luftauslässen 34 Leitelemente 37 angeordnet, die jeweils zumindest ein ansteuerbares Bauelement 40 aufweisen. Durch derartige Leitelement 37, die wie abgebildet beispielsweise als Lamellen 38 ausgebildet sein können, kann eine Ausströmrichtung, mit der eine Luftströmung 50 (nicht mit abgebildet) aus dem jeweiligen Luftauslass 34 in das Innere des Fahrzeugs 60 strömt, beeinflusst, insbesondere geformt und/oder geleitet werden. Insgesamt kann somit durch ein Leitelement 37, insbesondere durch Lamellen 38, eine besonders gute und bedarfsgerechte und/oder -angepasste Bereitstellung einer Luftströmung 50 ermöglicht werden. Eine Ausbildung zumindest eines Teils dieses Leitelements 37 durch ein ansteuerbare Bauelement 40, können diese Funktionen bereits durch eine Ansteuerung 70 (nicht mit abgebildet) und der damit einhergehenden Verformung des Bauelements 40 ermöglicht oder zumindest unterstützt werden. Dadurch können zusätzliche Aktuatoren für ein gerichtetes Leiten und/oder Formen der Luftströmung 50 vermieden oder zumindest deutlich verkleinert werden.
Bezugszeichenliste

10: System
20: Fördervorrichtung
21: Gebläse
22: Laufbeschaufelung
23: Gebläsezunge
30: Leitungsvorrichtung
31: Luftleitung
32: Wandung
33: Absperrelement
34: Luftauslass
35: Verzweigungselement
36: Mischelement
37: Leitelement
38: Lamelle
40: Bauelement
41: Fasermaterial
42: Form
43: Geometrie
50: Luftströmung
60: Fahrzeug
61: Oberfläche
70: Ansteuerung

Claims

System (10) zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung (50) in einem Fahrzeug (60), aufweisend eine Fördervorrichtung (20) zum Erzeugen der Luftströmung (50) und eine Leitungsvorrichtung (30) zum Verteilen der Luftströmung (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (20) und/oder die Leitungsvorrichtung (30) zumindest ein ansteuerbares Bauelement (40) aus einem piezokeramischen Fasermaterial (41) aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) beim Anlegen einer elektrischen Spannung zum Ändern seiner Form (42) und/oder Geometrie (43) ausgebildet ist.
System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (20) ein Gebläse (21) zum Fördern von Luft aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil einer Laufbeschaufelung (22) und/oder einer Leitbeschaufelung des Gebläses (21) ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (20) ein Gebläse (21) zum Fördern von Luft aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil einer Gebläsezunge (23) des Gebläses (21) ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsvorrichtung (30) eine Luftleitung (31) zum Transportieren der Luftströmung (50) aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil einer Wandung (32) der Luftleitung (31) ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsvorrichtung (30) ein Absperrelement (33) zum zumindest zeitweiligen Blockieren der Luftströmung (50) aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil des Absperrelements (33) ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsvorrichtung (30) an einem Luftauslass (34) in einer Oberfläche (61) im Inneren des Fahrzeugs (60) endet, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) zum Öffnen und/oder Schließen des Luftauslasses (34) ausgebildet ist.
System (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (34) kiemenartig ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsvorrichtung (30) ein Verzweigungselement (35) zum Aufteilen der Luftströmung (50) aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil des Verzweigungselements (35) ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsvorrichtung (30) ein Mischelement (36) zum Vermischen der Luftströmung (50) aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil des Mischelements (36) ausgebildet ist.
System (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsvorrichtung (30) ein Leitelement (37) zum Leiten der Luftströmung (50) aufweist, wobei das zumindest eine ansteuerbare Bauelement (40) als zumindest ein Teil des Leitelements (37) ausgebildet ist.
System (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (37) als eine Lamelle (38) ausgebildet ist.
Fahrzeug (60) mit einem System (10) zum Erzeugen und Verteilen einer Luftströmung (50) im Fahrzeug (60), dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.