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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Zuführung von Belüftungsluft zu einer Belüftungseinrichtung für einen Fahrzeuginnenraum sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Anordnung.
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Kraftfahrzeuge weisen häufig einen geschlossenen Fahrzeuginnenraum auf, der typischerweise als Fahrgastkabine zur Aufnahme der Passagiere des Kraftfahrzeugs oder auch als von dieser getrennter oder mit dieser verbundener Laderaum ausgebildet ist. Der Fahrzeuginnenraum kann dabei mittels einer Belüftungseinrichtung mit Frischluft versorgt werden. Mit der Belüftungseinrichtung, die üblicherweise ein Lüftungsgebläse zur aktiven Luftzuführung umfasst, sind in der Regel eine Heizungs- und/oder Klimatisierungseinrichtung verbunden und können mit dieser eine Einheit bilden, die auch als Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungseinheit (Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) bezeichnet wird.
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Die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Belüftungsluft wird üblicherweise durch eine vor der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnete, sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckende Lufteinlassöffnung aufgenommen. Von der Lufteinlassöffnung gelangt die Belüftungsluft in eine Luftkammer, innerhalb derer sie zu einer Luftauslassöffnung der Luftkammer strömt und durch diese in die Belüftungseinrichtung gelangt. Die Belüftungseinrichtung fördert die Belüftungsluft in temperierter bzw. klimatisierter Form in den Fahrzeuginnenraum.
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Die Lufteinlassöffnung kann ein Einlassgitter aufweisen, um das Eindringen von Blättern oder anderen größeren Gegenständen zu verhindern. Andererseits kann als Regen oder Spritzwasser auftreffendes tropfenförmiges Wasser die Lufteinlassöffnung passieren und gelangt dadurch in die Luftkammer. Es ist daher bekannt, die Anordnung zur Luftzuführung, insbesondere die Luftkammer, derart auszubilden, dass das Wasser abgeschieden wird und nicht in die Belüftungseinrichtung gelangt. Weiterhin ist es wünschenswert, der Belüftungseinrichtung die Belüftungsluft mit einem geeigneten, gleichmäßigen Druck und einem auch unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei unterschiedlichen Schaltstufen des Lüftungsgebläses, ausreichenden Massenfluss zur Verfügung zu stellen. Die Luftkammer dient ebenfalls dazu, unerwünschte Wärme aus dem Motorraum von der Belüftungseinrichtung und dem Fahrzeuginnenraum fernzuhalten.
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Unter ungünstigen Bedingungen kann es bei bekannten Luftzuführungsanordnungen möglich sein, dass die innerhalb der Luftkammer erzeugte Luftströmung eine ausreichend hohe Geschwindigkeit hat, um abgeschiedenes Wasser, das im Bodenbereich der Luftkammer vorhanden sein kann, aufzunehmen und in Form von Tropfen in die Belüftungseinrichtung einzubringen. Weiterhin kann es bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, beispielsweise oberhalb von 140 km/h, sowie bei Fahrzeugen mit einem großen Druckgradienten zwischen der Lufteinlassöffnung und der Luftauslassöffnung gelegentlich zu einer unkontrollierten Luftströmung durch die Belüftungseinrichtung kommen. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, Maßnahmen zur Staudruckkompensation zu treffen, etwa entsprechende Zusatzvorrichtungen und/oder eine entsprechende Steuerung der Belüftungseinrichtung, was jedoch mit einem erhöhten Aufwand verbunden ist.
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Aus
US 2010/0052364 A1 ist eine Luftzuführungsanordnung eines Fahrzeugs bekannt, die einen Lufteinlass, einen Luftauslass, einen Luftströmungsweg und eine Strömungsbeschränkungsvorrichtung aufweist. Die Strömungsbeschränkungsvorrichtung ist im Luftströmungsweg zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet und ist derart ausgebildet und angeordnet, um automatisch den Luftstrom vom Lufteinlass zum Luftauslass zu verringern, wenn der Luftstrom durch den Lufteinlass zunimmt.
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Gemäß
US 2014/0017987 A1 umfasst eine Luftzuführungsanordnung ein Gehäuse mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass sowie eine Abdeckung innerhalb des Gehäuses. Die Abdeckung ist derart angeordnet, dass der Luftstrom in zwei Teilluftströme aufgeteilt wird, wobei ein erster Teilluftstrom zwischen der Abdeckung und einem oberen Teil des Gehäuses und der zweite Teilluftstrom unterhalb der Abdeckung hindurchströmt. Nach Passieren der Abdeckung gelangen der erste und der zweite Teilluftstrom in den Luftauslass.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur Zuführung von Belüftungsluft zu einer Belüftungseinrichtung für einen Fahrzeuginnenraum sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Anordnung anzugeben, wobei die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden, wobei insbesondere auf einfache Weise auch unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen eine ausreichende und gleichmäßige Luftzuführung zur Belüftungseinrichtung ermöglicht und eine Mitnahme von flüssigem Wasser vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung sowie durch ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Zuführung von Belüftungsluft zu einer Belüftungseinrichtung für einen Fahrzeuginnenraum, die im Folgenden auch als Luftzuführungsanordnung bezeichnet wird, umfasst eine Luftkammer, die eine erste Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung aufweist. Die Luftkammer kann weitere Lufteinlassöffnungen aufweisen. Die Luftauslassöffnung kann zugleich eine Ansaugöffnung der Belüftungseinrichtung darstellen oder mit dieser verbunden sein, durch welche die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Belüftungsluft in die Belüftungseinrichtung gelangt. Die Belüftungseinrichtung für den Fahrzeuginnenraum ist vorzugsweise als Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungseinheit (HVAC) ausgebildet. Der Fahrzeuginnenraum ist insbesondere eine Fahrgastkabine und/oder ein Laderaum eines Kraftfahrzeugs. Die Luftkammer ist zum Ausbilden eines Hauptluftstroms von der ersten Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung ausgebildet. Zumindest ein Teil der der Belüftungseinrichtung zuzuführenden Luft gelangt somit durch die erste Lufteinlassöffnung sowie ggf. weitere Lufteinlassöffnungen in die Luftkammer, strömt von dort entlang eines Strömungswegs als Hauptluftstrom durch die Luftkammer zu der Luftauslassöffnung und gelangt durch letztere zur Belüftungseinrichtung.
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Erfindungsgemäß umfasst die Luftzuführungsanordnung eine Luftleitvorrichtung, die zum Führen eines Gegenluftstroms derart ausgebildet ist, dass dieser in der Luftkammer in einer einer Strömungsrichtung des Hauptluftstroms im Wesentlichen entgegen gerichteten Richtung auf den Hauptluftstrom trifft. Die Luftleitvorrichtung ist somit derart angeordnet und ausgestaltet, dass ein Gegenluftstrom gebildet wird, der an einer solchen Position und mit einer solchen Richtung in den Strömungsweg des Hauptluftstroms geführt wird, dass die Strömungsrichtung des Gegenluftstroms im Wesentlichen der des Hauptluftstroms im Bereich des Zusammentreffens der Luftströme entgegen gerichtet ist. Der Gegenluftstrom trifft vorzugsweise im Bereich der Auslassöffnung auf den Hauptluftstrom, besonders bevorzugt eine, bezogen auf den Strömungsweg des Hauptluftstroms von der ersten Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung, kurze Strecke stromaufwärts der Auslassöffnung. Der Haupt- und der Gegenluftstrom werden somit miteinander kurz vor der Auslassöffnung vereinigt und gelangen gemeinsam zur Belüftungseinrichtung.
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Dadurch, dass eine Luftleitvorrichtung zum Kombinieren des Hauptluftstroms von der ersten Einlassöffnung zur Auslassöffnung mit einem entgegengesetzt gerichteten Gegenluftstrom vorgesehen ist, kann erreicht werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit der in die Luftauslassöffnung strömenden Belüftungsluft verringert ist und hierdurch die Gefahr, dass am Boden der Luftkammer befindliches Wasser mitgenommen wird und in die Belüftungseinrichtung gelangt, vermieden wird. Ferner sind hierdurch auf einfache Weise ebenso eine Verringerung von Schwankungen des Drucks und des Massenstroms sowie eine Bereitstellung von Belüftungsluft für die Belüftungseinrichtung unter einem geeigneten Druck und eine weitgehende Kompensation des Staudrucks erreichbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Luftleitvorrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass die Luftkammer durch die Luftleitvorrichtung in eine erste und eine zweite Teilkammer geteilt wird. Die erste Teilkammer weist die erste Lufteinlassöffnung sowie die Luftauslassöffnung auf und ist derart ausgebildet, dass der Hauptluftstrom von der ersten Lufteinlassöffnung innerhalb der ersten Teilkammer zur Luftauslassöffnung strömt. Die zweite Teilkammer weist ebenfalls eine Lufteinlassöffnung auf, die hier als zweite Lufteinlassöffnung bezeichnet wird; die zweite Teilkammer kann weitere Lufteinlassöffnungen aufweisen. Der durch die zweite Lufteinlassöffnung sowie ggf. weitere Lufteinlassöffnungen in die zweite Teilkammer eintretende Luftstrom bildet den Gegenluftstrom. Die Luftleitvorrichtung ist weiter zum Zuführen des Gegenluftstroms aus der zweiten in die erste Teilkammer in der der Strömungsrichtung des Hauptluftstroms im Wesentlichen entgegen gerichteten Richtung ausgebildet. Insbesondere ist die Luftleitvorrichtung zum Zuführen des Gegenluftstroms in einen Auslassbereich der ersten Teilkammer oder in einen Bereich eine kurze Strecke stromaufwärts der Luftauslassöffnung ausgebildet. Dadurch, dass die Luftleitvorrichtung die Luftkammer in eine erste und zweite Teilkammer teilt, wobei in der zweiten Teilkammer der Gegenluftstrom ausgebildet wird, und die Luftleitvorrichtung zur Zuführung des Gegenluftstroms in die erste Teilkammer derart, dass dieser in Gegenrichtung mit dem Hauptluftstrom zusammentrifft, ausgebildet ist, kann auf besonders einfache Weise eine Vergleichmäßigung der in die Luftauslassöffnung strömenden Belüftungsluft erreicht werden. Ferner kann hierdurch eine besonders kompakte Bauform ermöglicht werden. Dabei kann die erste Teilkammer einen progressiven Querschnitt haben, um die Kompaktheit zu maximieren.
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Vorzugsweise ist die Luftkammer länglich ausgebildet und insbesondere quer zu einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, innerhalb dessen der Fahrzeuginnenraum ausgebildet ist, anordenbar. Hierdurch kann ein platzsparender Einbau der Luftkammer in das Fahrzeug sowie eine Ausgestaltung mit einem ausreichenden Volumen ermöglicht werden. Weiter vorzugsweise ist die zweite Teilkammer in einem Endbereich der langerstreckten Luftkammer und die Luftauslassöffnung in einem an die zweite Teilkammer angrenzenden Endbereich der ersten Teilkammer angeordnet. Die zweite Teilkammer grenzt somit in Längs- oder Querrichtung der Luftkammer an denjenigen Endbereich der ersten Teilkammer an, der die Luftauslassöffnung aufweist. Die Luftleitvorrichtung, die zwischen der ersten und der zweiten Teilkammer angeordnet ist, grenzt daher an einen Auslassbereich der ersten Teilkammer an. Hierdurch wird eine kompakte und einfache Ausgestaltung der Luftzuführungsanordnung und eine einfache und wirksame Zuführung des Gegenluftstroms ermöglicht.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Luftleitvorrichtung, bezogen auf die vorgesehene Einbaulage der Luftzuführungsanordnung innerhalb des Fahrzeugs, als vertikale, horizontale oder schräg gerichtete Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Teilkammer ausgebildet ist, die eine Durchtrittsöffnung zum Führen des Gegenluftstroms in die erste Teilkammer aufweist. Die Trennwand trennt somit die erste und die zweite Teilkammer weitgehend voneinander ab, ermöglicht jedoch das Übertreten eines definierten Luftstroms als Gegenluftstrom von der zweiten in die erste Teilkammer. Die Durchtrittsöffnung kann beispielsweise schlitzförmig ausgebildet sein. Durch entsprechende Ausgestaltung der Durchtrittsöffnung ist es auf einfache Weise möglich, den Gegenluftstrom nach Position, Strömungsquerschnitt und Richtung so zu gestalten, dass dieser in einer im Wesentlichen entgegengesetzten Richtung auf den Hauptluftstrom trifft.
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Vorzugsweise reicht die Trennwand bis in einen der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Bereich der ersten Teilkammer hinein oder über diesen hinaus. Hierdurch wird auf einfache Weise die Zuführung des Gegenluftstroms in den Strömungsweg des Hauptluftstroms im Bereich der Auslassöffnung oder, bezogen auf den gesamten Strömungsweg des Hauptluftstroms in der ersten Teilkammer, eine kurze Strecke stromaufwärts der Auslassöffnung ermöglicht. Zugleich wird es ermöglicht, dass der Gegenluftstrom nicht direkt auf die Auslassöffnung gerichtet ist. Hierdurch kann eine besonders wirksame Vergleichmäßigung des in die Belüftungseinrichtung eintretenden Luftstroms erreicht werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Luftkammer, insbesondere die erste Teilkammer, derart ausgestaltet, dass der Hauptluftstrom entlang eines im Wesentlichen schraubenlinienförmigen Strömungswegs strömt. Der Hauptluftstrom bildet somit in der Luftkammer, insbesondere in der ersten Teilkammer, eine Helix oder einen Zyklon, wodurch auf einfache Weise eine effiziente Wasserabscheidung aus dem Hauptluftstrom ermöglicht wird. Weiter ist die Luftleitvorrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Gegenluftstrom zumindest in tangentialer Richtung dem Hauptluftstrom entgegengesetzt zugeführt wird. Der Gegenluftstrom würde somit, wenn er nicht auf den Hauptluftstrom treffen würde, in der ersten Teilkammer einen dem des Hauptluftstroms entgegen gerichteten Wirbel bilden. Dadurch, dass der Gegenluftstrom tangential entgegen gerichtet auf den Hauptluftstrom trifft, wird eine Kompensation der bezogen auf den schraubenförmigen Strömungsweg tangentialen Geschwindigkeitskomponente des Hauptluftstroms und damit bereits eine weitgehende Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und eine Vergleichmäßigung der Luftströmung in die Luftauslassöffnung ermöglicht.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Gegenluftstrom auch in einer, bezogen auf die von den Stromlinien des Hauptluftstroms gebildete Helix, axialen Richtung den Hauptluftstrom entgegengesetzt in den Auslassbereich der ersten Teilkammer zugeführt wird. Hierdurch wird eine weiter verbesserte Beruhigung und Vergleichmäßigung des Luftstroms ermöglicht.
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In vorteilhafter Weise ist innerhalb der Luftkammer eine Wasserleitvorrichtung angeordnet, durch die an den Wänden der Luftkammer abgeschiedenes Wasser zu einer oder mehreren Wasserablassöffnungen geführt werden kann. Die Wasserleitvorrichtung ist insbesondere als von den Wänden der Luftkammer nach innen ragender, im Wesentlichen umlaufender Flansch oder als umlaufender Wulst ausgebildet. Die Wasserleitvorrichtung kann beispielsweise innerhalb der ersten Teilkammer zwischen der Durchtrittsöffnung und der Auslassöffnung, d.h. stromabwärts der Zusammenführung des Hauptluftstroms und des Gegenluftstroms, angeordnet sein und dadurch in der ersten Teilkammer einen Auslassbereich abteilen. Die Wasserableitvorrichtung ermöglicht nicht nur eine verbesserte Abführung von abgeschiedenem Wasser und eine zusätzliche Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser in die Belüftungseinrichtung, sondern kann außerdem zur Vergleichmäßigung des zur Auslassöffnung gelangenden Luftstroms und zur Minimierung von Druckschwankungen beitragen.
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Vorzugsweise ist die Luftleitvorrichtung selbst zur Wasserabscheidung ausgebildet, etwa durch Vorsehen einer Kante, die von dem Gegenluftstrom umströmt wird. Hierdurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass im Gegenluftstrom enthaltene Wassertropfen aus dem Luftstrom abgeschieden werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Luftstrom innerhalb der zweiten Teilkammer ebenfalls entlang eines schraubenförmigen Strömungswegs strömen, wobei dieser der Strömung des Hauptluftstroms axial und tangential entgegen gerichtet sein kann. Hierdurch wird zusätzlich eine verbesserte Wasserabscheidung auch in der zweiten Teilkammer ermöglicht.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zuführung von Belüftungsluft zu einer Belüftungseinrichtung für einen Fahrzeuginnenraum wird in einer Luftkammer, die eine Luftauslassöffnung zum Zuführen der Belüftungsluft zur Belüftungseinrichtung und eine erste Lufteinlassöffnung aufweist, ein Hauptluftstrom von der ersten Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung ausgebildet. Weiter wird, vorzugsweise ebenfalls in der Luftkammer, ein Gegenluftstrom ausgebildet, und der Gegenluftstrom wird derart geführt, dass dieser in der Luftkammer in einer Richtung, die der Strömungsrichtung des Hauptluftstroms im Wesentlichen entgegen gerichtet ist, auf den Hauptluftstrom trifft. Insbesondere ist der Hauptluftstrom als Zyklon ausgebildet, und der Gegenluftstrom wird in tangentialer und vorzugsweise auch in axialer Richtung dem Hauptluftstrom entgegen gerichtet zugeführt.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Luftzuführungsanordnung, die wie zuvor beschrieben ausgebildet ist. Insbesondere erstreckt sich die Luftkammer der Luftzuführungsanordnung quer zu einer Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs, wobei die erste und die zweite Lufteinlassöffnung durch ein vorzugsweise gemeinsames Einlassgitter abgedeckt sind. Die erste und die zweite Lufteinlassöffnung können zusammen eine durchgehende Lufteinlassöffnung bilden, die im Bereich des Windlaufs oder unmittelbar vor der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und sich im Wesentlichen über deren gesamte Breite erstreckt. Vorzugsweise ist die Achse der Helix, die durch den Strömungsweg des Hauptluftstroms gebildet werden kann, in Querrichtung des Kraftfahrzeugs gerichtet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1a bis 1d in schematischen Schnittdarstellungen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Zuführung von Belüftungsluft zu einer Belüftungseinrichtung für einen Fahrzeuginnenraum;
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2a und 2b in schematischen Schnittdarstellungen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftzuführungsanordnung;
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3 in schematischer Form einen Schnitt durch eine Luftzuführungsanordnung gemäß 2a bis 2c, wobei die Luftströmung in dem Fall dargestellt ist, dass kein Hauptluftstrom vorhanden wäre;
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4a und 4b in perspektivischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftzuführungsanordnung;
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5 in perspektivischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftzuführungsanordnung.
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In den 1a bis 1d ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftzuführungsanordnung in schematischer Form in unterschiedlichen Schnittebenen dargestellt. Im Folgenden werden die Schnittebenen mit Bezug auf die Einbaulage der Luftzuführungsanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug bezeichnet; ebenso beziehen sich die Begriffe „links“ und „rechts“ auf eine Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Luftzuführungseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug mit Linkslenkung bestimmt; hierbei ist die Belüftungseinrichtung aus Platzgründen auf der rechten Seite vor dem Fahrzeuginnenraum angeordnet. Bei Fahrzeugen mit Rechtslenkung kann die Luftzuführungseinrichtung 1 entsprechend spiegelbildlich ausgebildet sein.
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In 1a ist eine Schnittdarstellung in einer vertikalen Ebene, die sich quer zur Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, dargestellt. Wie in 1a gezeigt ist, umfasst die Luftzuführungsanordnung 1 eine länglich ausgebildete, sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckende Luftkammer 2, die durch einen Boden 3, eine Decke 4, endseitige Seitenwände 5, 6 und eine Vorderwand 7 sowie eine Rückwand 8 abgeschlossen ist (s. auch 1b bis 1d). Die Rückwand 8 weist eine Luftauslassöffnung 9 auf, durch die ein Luftstrom zu einer Belüftungseinrichtung 10 gelangen kann, die in 1c symbolisch angedeutet ist. Die Luftauslassöffnung 9 befindet sich hier, bei einem Kraftfahrzeug mit Linkslenkung, auf der rechten Seite der Luftkammer 2. Die Belüftungseinrichtung 10 ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungseinheit, die mindestens einen Gebläselüfter sowie Einrichtungen zur Heizung und Klimatisierung der durch die Luftauslassöffnung 9 in die Belüftungseinrichtung 10 einströmenden und in einen Fahrzeuginnenraum weitergeleiteten Belüftungsluft umfasst. Im Bereich der Decke 4, in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen vor der Luftkammer 2, befindet sich eine Lufteinlassöffnung, die mit einem Einlassgitter 11 verschlossen ist, das in 1a ebenfalls symbolisch angedeutet ist.
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Innerhalb der Luftkammer 2 erstreckt sich in horizontaler Richtung eine horizontale Trennwand 12, die die Luftkammer 2 in eine erste und eine zweite Teilkammer teilt, die hier als Hauptkammer 13 und Nebenkammer 14 bezeichnet werden. Wie in dem in 1b gezeigten Schnitt in einer vertikalen, parallel zur Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs stehenden Ebene (in 1a mit A-A bezeichnet) gezeigt ist, erstreckt sich die horizontale Trennwand 12 in dem Bereich der Luftkammer 2, in dem die Luftauslassöffnung 9 angeordnet ist, über die gesamte Breite der Luftkammer 2. In einem hieran anschließenden Bereich, der in 1c in einer entsprechenden Schnittdarstellung (B-B in 1a) gezeigt ist, bildet die Trennwand 12 eine Durchtrittsöffnung 15 zur Hauptkammer 13 aus. In 1d ist ein Schnitt durch die Luftzuführungseinrichtung 1 in einer weiteren parallelen vertikalen Längsebene des Kraftfahrzeugs (C-C in 1a), von der linken Seite des Kraftfahrzeugs her gesehen, dargestellt.
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In den 1b bis 1d ist die beim Betrieb der Belüftungseinrichtung 10, insbesondere beim Betreiben eines Lüftungsgebläses der Belüftungseinrichtung 10 im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, entstehende Luftströmung innerhalb der Luftzuführungseinrichtung 1 angedeutet. Durch das Einlassgitter 11 und die im oberen Bereich der Luftkammer 2 angeordnete, sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Luftkammer 2 ersteckende Lufteinlassöffnung gelangt Luft durch jeweils entsprechende Bereiche der Lufteinlassöffnung sowohl in die Hauptkammer 13 als auch in die Nebenkammer 14. In der Hauptkammer 13 bildet sich unter dem Einfluss des beim Fahren des Kraftfahrzeugs entstehenden Staudrucks sowie aufgrund der Saugwirkung des Lüftungsgebläses eine helixförmige Luftströmung, die als Zyklon zur Wasserabscheidung dient. Die tangentiale Strömungskomponente des den Zyklon bildenden Hauptluftstroms 16 ist, wie in 1d dargestellt, im Bereich des Bodens 3 entgegen der Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs, im Bereich der Rückwand 8 nach oben, im Bereich der Decke 4 in Vorwärtsrichtung und im Bereich der Vorderwand 7 nach unten gerichtet. Die axiale Strömungskomponente des Hauptluftstroms 16 ist nach rechts, d.h. in Richtung auf die Luftauslassöffnung 9 gerichtet. Ferner tritt durch den Teil der Lufteinlassöffnung, in dem sich die horizontale Trennwand 12 erstreckt, ein Luftstrom in die Nebenkammer 14 ein. Dieser wird innerhalb der Nebenkammer in Querrichtung des Kraftfahrzeugs zur Durchtrittsöffnung 15 geführt, wo er als Gegenluftstrom 17 in die Hauptkammer 13 eintritt und axial und tangential entgegen dem Hauptluftstrom 16 auf diesen trifft. Im gezeigten Ausführungsbeispiel tritt der Gegenluftstrom 17 im Bereich der Decke 4 in die Hauptkammer 13 ein, hat jedoch eine entgegen der Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs gerichtete sowie eine nach rechts gerichtete Geschwindigkeitskomponente. Sowohl die tangentiale als auch die axiale Strömungsgeschwindigkeit des Hauptluftstroms werden hierdurch verringert oder aufgehoben, so dass die Luftströmung im Auslassbereich der Luftkammer 2, d.h. im Bereich der Luftauslassöffnung 9, entsprechend geringere Strömungsgeschwindigkeiten aufweist. Hierdurch kann eine gleichmäßigere und mittels des Gebläses der Belüftungseinrichtung 10 besser steuerbare Luftströmung sowie ein gleichmäßiger statischer Druck in der Hauptkammer 13 im Bereich der Auslassöffnung 9 erreicht werden.
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Die horizontale Trennwand 12 kann neben der Funktion als Luftleitvorrichtung zugleich eine Funktion als Wasserschutz haben. In dem in den 1a bis 1d gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Bereich der Durchtrittsöffnung 15 der Nebenkammer 14 in der Luftkammer 2 ein in einer vertikalen Längsebene des Kraftfahrzeugs umlaufender, von den Wänden der Luftkammer 2 nach innen ragender Flansch 18 angeordnet, der als Wasserleitvorrichtung dient. Der von dem Hauptluftstrom 16 gebildete Zyklon führt zur Abscheidung von Wassertropfen aus dem Hauptluftstrom 16 am Boden 3, der Decke 4 und der Vorder- und der Rückwand 7, 8 der Luftkammer 2. Das abgeschiedene Wasser fließt an den Wänden und entlang des in diesem Bereich schräg stehendenden Bodens 3 zu einer Wasserablassöffnung 19 und kann dort aus der Luftkammer 2 abgeführt werden. Der umlaufende Flansch 18 verhindert, dass das Wasser in den Bereich der Luftauslassöffnung 9 gelangt. Die Wassertropfen, die mit der in die Nebenkammer eintretenden Luft in diese gelangen, werden an den Wänden der Nebenkammer 14 abgeschieden und ebenfalls vom Flansch 18 zurückgehalten und zu einer weiteren Wasserauslassöffnung 20 geführt. Der durch die Durchtrittsöffnung 15 in die Hauptkammer 13 geführte Gegenluftstrom 17 ist somit ebenfalls weitgehend frei von Wassertropfen. Der umlaufende Flansch 18 bewirkt, neben der Funktion zur Abführung von Wasser, zudem eine weitere Vergleichmäßigung des in den Bereich der Auslassöffnung 9 gelangenden Luftstroms.
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In entsprechender Weise ist in den 2a und 2b eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei die 2b einen Schnitt in der Ebene A-A zeigt; ein Schnitt in der Ebene B-B entspricht der 1d. Hierbei ist die Lufteinlassöffnung der Luftkammer 2 derart ausgebildet und angeordnet, dass auch bei Regen nur noch in geringem Maße Wassertropfen eindringen können, beispielsweise ist die Lufteinlassöffnung vollständig von der Motorhaube überdeckt. In diesem Fall kann es ausreichend sein, dass die horizontale Trennwand 12 in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs, d.h. in Querrichtung der Luftkammer 2, kürzer ausgeführt ist. Auf einen weiteren Wasserschutz kann hierbei verzichtet werden. Die Durchtrittsöffnung 15, durch die der Gegenluftstrom 17 in die Hauptkammer 13 eintritt, ist in Längsrichtung der Luftkammer 2 näher an der Austrittsöffnung 9 angeordnet. Für etwaiges verbliebenes Wasser ist eine einzige Wasserablassöffnung 19 ausreichend. Im Übrigen ist das in den 2a bis 2c dargestellte Ausführungsbeispiel wie das zu den 1a bis 1d beschriebene ausgebildet, und in entsprechender Weise werden die tangentiale und die axiale Komponente des Hauptluftstroms 16 durch den Gegenluftstrom 17 kompensiert.
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In 3 ist schematisch, in einer vertikalen Längsebene des Kraftfahrzeugs, von der linken Seite des Kraftfahrzeugs gesehen, der Einbau der Luftzuführungsanordnung dargestellt. Die Luftzuführungsanordnung ist im vorderen Bereich der Fahrzeugkabine, d.h. im Bereich des Armaturenbretts, unterhalb der Windschutzscheibe 22 eingebaut. Vor der Windschutzscheibe 22, durch den hinteren Bereich der Motorhaube 23 geschützt, ist die Lufteinlassöffnung 24 der Luftzuführungsanordnung 1 angeordnet. Die Lufteinlassöffnung 24 erstreckt sich über die gesamte Breite der Windschutzscheibe 22 und ist von dem Einlassgitter 11 abgedeckt. Der durch die horizontale Trennwand 12 und die Durchtrittsöffnung 15 in die Hauptkammer 13 geführte Gegenluftstrom 17 würde, wenn der Hauptluftstrom nicht vorhanden wäre, darin einen Wirbel mit einer tangentialen Strömungsrichtung bilden, die der des Hauptluftstroms 16 (s. 1d, 2c) entgegengesetzt ist. Durch Kombination des Gegenluftstroms 17 mit dem Hauptluftstrom 16 ergibt sich, wie zuvor beschrieben, eine verringerte Wirbelbildung und somit eine gleichmäßigere und besser steuerbare Strömung im Bereich der Luftauslassöffnung 9. In 3 ist die zu den 2a bis 2c beschriebene Ausführungsform dargestellt. Bei der in den 1a bis 1d beschriebenen Ausführungsform wäre die horizontale Trennwand 12 in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs entsprechend länger ausgebildet (s. 1b, 1c).
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In den 4a und 4b ist eine Luftzuführungsanordnung 1 dargestellt, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß den 1a bis 1d entspricht. Wie in 4a gezeigt, ist die Trennwand 12 im Wesentlichen horizontal in der Luftkammer 2 angeordnet und erstreckt sich über den rechten Teil der Luftkammer 2. Im linken Bereich der horizontalen Trennwand 12 ist die Durchtrittsöffnung 15 vorgesehen, durch die der Gegenluftstrom 17 in die Hauptkammer 13 geführt wird. Um einen unkontrollierten Übertritt von Luft aus der durch die Trennwand 12 abgeteilten Nebenkammer 14 in die Hauptkammer 13 zu vermeiden, ist die Nebenkammer 14 durch eine Seitenwand 25 seitlich abgeschlossen; die Seitenwand 25 kann zur weiteren Verringerung von Druckschwankungen Öffnungen 26 aufweisen. In 4a ist außerdem ein Scheibenwischer 27 erkennbar.
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In 4b ist die in der Hauptkammer 13 herrschende Luftströmung, die den Hauptluftstrom 16 bildet, durch Pfeile angedeutet. Wie in 4b weiter angedeutet ist, tritt durch die am hinteren Rand der Trennwand 12 gebildete Durchtrittsöffnung 15 der Gegenluftstrom 17 tangential entgegen der Richtung des Hauptluftstroms 16 in die Hauptkammer 13 ein. Hierdurch wird eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und eine Verringerung von Schwankungen des Drucks und der Strömungsgeschwindigkeit im Auslassbereich der Hauptkammer 13 ermöglicht.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftzuführungsanordnung 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Hierbei wird die Luftkammer 2 durch eine Luftleitvorrichtung, die als im Wesentlichen vertikal angeordnete Trennwand 28 ausgebildet ist, in eine Hauptkammer 13 und eine Nebenkammer 14 geteilt. Die vertikale Trennwand 28 ist als zweifach abgekröpftes Leitblech ausgebildet, das einen Bereich der Nebenkammer 14 definiert, der bis über den Bereich der Luftauslassöffnung 9 hinausreicht. Dort, d.h. dem linken Randbereich der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegend innerhalb der Luftkammer 2 angeordnet, weist die vertikale Trennwand 28 eine Durchtrittsöffnung 15 auf, durch die ein Gegenluftstrom 17 tangential und axial der Strömungsrichtung des Hauptluftstroms 16 entgegen gerichtet in die Hauptkammer 13 eintreten kann. Innerhalb der Nebenkammer 14 kann ebenfalls ein Zyklon zur Wasserabscheidung gebildet werden; ferner kann die Luftleitvorrichtung bzw. die Trennwand 28 eine oder mehrere Kanten aufweisen, um die der Gegenluftstrom 17 geführt wird, um zusätzlich eine Wasserabscheidungswirkung zu erzielen.
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Der Übersichtlichkeit halber sind nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen dargestellt. Zu einer Figur nicht erläuterte Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den übrigen Figuren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftzuführungsanordnung
- 2
- Luftkammer
- 3
- Boden
- 4
- Decke
- 5
- Seitenwand
- 6
- Seitenwand
- 7
- Vorderwand
- 8
- Rückwand
- 9
- Luftauslassöffnung
- 10
- Belüftungseinrichtung
- 11
- Einlassgitter
- 12
- Trennwand
- 13
- Hauptkammer
- 14
- Nebenkammer
- 15
- Durchtrittsöffnung
- 16
- Hauptluftstrom
- 17
- Gegenluftstrom
- 18
- Flansch
- 19
- Wasserablassöffnung
- 20
- Wasserablassöffnung
- 21
- Fahrzeuginnenraum
- 22
- Windschutzscheibe
- 23
- Motorhaube
- 24
- Lufteinlassöffnung
- 25
- Seitenwand
- 26
- Öffnung
- 27
- Scheibenwischer
- 28
- Trennwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0052364 A1 [0006]
- US 2014/0017987 A1 [0007]
