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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fluidkupplungsanordnung für Kanäle, insbesondere auf eine Fluidkupplungsanordnung für ein Klimasteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug.
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EINLEITUNG
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Fahrzeug-HVAC-Systeme sind bekannt und werden zum Heizen und Kühlen der Fahrgasträume von Fahrzeugen eingesetzt. Derartige HVAC-Systeme sind mit einer Vielzahl von Kanalanordnungen versehen, um erwärmte oder gekühlte Luft aus dem Motorraum zu den an verschiedenen Stellen innerhalb des Fahrgastraums angeordneten Lüftungsschlitzen zu transportieren. Um die Vordersitze im Fahrgastraum zu heizen oder zu kühlen, ist eine Vielzahl dieser Lüftungsschlitze typischerweise in einem vorderen Armaturenbrett der Fahrzeuge angeordnet. Um die hinteren Sitzreihen zu heizen oder zu kühlen, sind die Lüftungsschlitze typischerweise an einem hinteren Abschnitt einer Mittelkonsole angeordnet, die zwischen den Vordersitzen angeordnet ist.
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KURZDARSTELLUNG
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Eine Kanalanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein erstes starres Kanalelement mit einer ersten Fläche mit einer ersten Öffnung durch diese und einer ersten Platte, die verschiebbar mit der ersten Fläche gekoppelt ist. Eine Längsdimension der ersten Platte übersteigt eine Längsdimension der ersten Öffnung. Die erste Platte ist mit einer ersten Öffnung versehen. Die Anordnung beinhaltet zusätzlich ein zweites starres Kanalelement mit einer zweiten Fläche mit einer zweiten Öffnung durch diese und einer zweiten Platte, die verschiebbar mit der zweiten Fläche gekoppelt ist. Eine Längsdimension der zweiten Platte übersteigt eine Längsdimension der zweiten Öffnung. Die zweite Platte ist mit einer zweiten Öffnung durch diese versehen. Die Anordnung beinhaltet zusätzlich ein drehbares Kupplungselement, das die erste Öffnung fluidisch mit der zweiten Öffnung verbindet. Der drehbare Koppler ist konfiguriert, um eine relative Drehung zwischen dem ersten starren Kanalelement und dem zweiten starren Kanalelement aufzunehmen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Anordnung zusätzlich ein erstes rohrförmiges Kopplungselement, das mit der ersten Platte und in Verbindung mit der ersten Öffnung gekoppelt ist, und ein zweites rohrförmiges Kopplungselement, das mit der zweiten Platte und in Verbindung mit der zweiten Öffnung gekoppelt ist. Das drehbare Kopplungselement umfasst einen zylindrischen Körper, der das erste rohrförmige Kopplungselement drehbar mit dem zweiten rohrförmigen Kopplungselement verbindet.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Anordnung zusätzlich eine Entlüftungsanordnung, die mit dem zweiten starren Kanalelement fluidisch gekoppelt ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Anordnung zusätzlich ein Kraftfahrzeug mit einer Insassenkabine und einem darin angeordneten gelenkigen Sitz. Das erste starre Kanalelement ist fest mit dem Gehäuse gekoppelt und das zweite starre Kanalelement fest mit dem Sitz gekoppelt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform weist das erste starre Kanalelement eine Längsachse auf. Die erste Fläche erstreckt sich im Allgemeinen parallel zur Längsachse und ist mit einer Schiene versehen, die sich im Allgemeinen parallel zur Längsachse erstreckt. Die erste Platte wird verschiebbar in der Schiene gehalten und in eine Richtung verschoben, die im Allgemeinen parallel zur Längsachse verläuft. Diese Ausführungsformen können zusätzlich eine in der Schiene angeordnete Dichtung beinhalten.
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Ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Karosserie mit einer Insassenkabine und einem in der Kabine angeordneten Sitz. Das Fahrzeug beinhaltet zusätzlich ein Stellglied, das mit dem Sitz gekoppelt und konfiguriert ist, um den Sitz zwischen einer Vielzahl von Positionen in Bezug auf die Karosserie zu verschieben oder zu schwenken. Das Fahrzeug beinhaltet ferner ein erstes Kanalelement, das fest mit der Karosserie gekoppelt ist. Das erste Kanalelement weist einen Einlass und eine erste Vielzahl von Seitenwänden auf. Eine erste entsprechende Seitenwand der ersten Vielzahl von Seitenwänden weist eine erste Öffnung auf, die sich durch sie hindurch erstreckt. Eine erste Platte ist verschiebbar mit dem ersten Kanalelement gekoppelt. Die erste Platte ist konfiguriert, um einen Abschnitt der ersten Öffnung abzudecken und ist mit einer ersten Öffnung versehen, die sich durch diese hindurch erstreckt. Das Fahrzeug beinhaltet auch ein zweites Kanalelement, das fest mit dem Sitz gekoppelt ist. Das zweite Kanalelement weist einen Auslass und eine zweite Vielzahl von Seitenwänden auf. Eine zweite jeweilige Seitenwand der zweiten Vielzahl von Seitenwänden weist eine zweite Öffnung durch diese auf. Eine zweite Platte ist verschiebbar mit dem zweiten Kanalelement gekoppelt. Die zweite Platte ist konfiguriert, um einen Abschnitt der zweiten Öffnung abzudecken. Die zweite Platte ist mit einer zweiten Öffnung versehen, die sich durch diese hindurch erstreckt. Das Fahrzeug beinhaltet ein drehbares Kupplungselement, das die erste Öffnung fluidisch mit der zweiten Öffnung verbindet. Die drehbare Kupplung ist konfiguriert, um eine relative Drehung zwischen dem ersten Kanalelement und dem zweiten Kanalelement aufzunehmen, während die Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass aufrechterhalten wird.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug zusätzlich ein erstes rohrförmiges Kopplungselement, das mit der ersten Platte und in Verbindung mit der ersten Öffnung gekoppelt ist, und ein zweites rohrförmiges Kopplungselement, das mit der zweiten Platte und in Verbindung mit der zweiten Öffnung gekoppelt ist. Das drehbare Kopplungselement umfasst einen zylindrischen Körper, der das erste rohrförmige Kopplungselement drehbar mit dem zweiten rohrförmigen Kopplungselement verbindet. Diese Ausführungsformen können auch eine erste Manschette beinhalten, die das erste rohrförmige Kupplungselement an der ersten Platte befestigt und eine zweite Manschette, die das zweite rohrförmige Kupplungselement an der zweiten Platte befestigt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform weist der Sitz eine Vorderseite und eine Rückseite auf. Auf der Rückseite ist eine Entlüftung angeordnet, wobei die Entlüftung in Fluidverbindung mit dem Auslass steht.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die erste jeweilige Seitenwand mit einer Schiene versehen, wobei die erste Platte verschiebbar in der Schiene gehalten wird. Diese Ausführungsformen können zusätzlich eine in der Schiene angeordnete Dichtung beinhalten.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Die vorliegende Offenbarung stellt beispielsweise ein System zum Leiten von Fluid zwischen Komponenten mit mehrachsiger Relativbewegung dazwischen bereit, im Übrigen über einen passiven Mechanismus, ohne dass eine aktive Betätigung erforderlich ist.
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Die vorstehenden und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine isometrische Ansicht einer Fahrzeug- und Kanalanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine isometrische Explosionsansicht einer ersten Kanalkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine isometrische Ansicht der ersten Kanalkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine isometrische Ansicht einer zweiten Kanalkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine isometrische Ansicht einer Kanalanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine Querschnittsansicht einer Kanalanordnung, die entlang der Abschnitte 6-6 in 5 aufgenommen wurde,
- 7 ist eine Seitenansicht einer Fahrzeug- und Kanalanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 8 ist eine Vorderansicht einer Fahrzeug- und Kanalanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage. Die verschiedenen Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
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Wie vorstehend erläutert, sind in Kraftfahrzeugen die Lüftungsschlitze typischerweise an einem hinteren Abschnitt einer Mittelkonsole angeordnet, die zwischen den Vordersitzen angeordnet ist, um eine Erwärmung oder Kühlung der hinteren Sitzreihen zu gewährleisten. Es kann aus stilistischen oder funktionalen Gründen wünschenswert sein, Lüftungsschlitze an den hinteren Abschnitten der Vordersitze vorzusehen. In vielen Kraftfahrzeugen sind die Vordersitze jedoch angelenkt. Diese gelenkigen Sitze können eine Verstellbarkeit über eine Vielzahl von Achsen ermöglichen, wie beispielsweise die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung, die Aufwärtsbewegung und die Vorwärts- und Rückwärtsneigung. Bekannte Kanalanordnungen können den Bewegungsbereich, zu dem gelenkige Sitze fähig sind, möglicherweise nicht aufnehmen.
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Nun mit Bezug auf die 1 bis 8 wird ein Kraftfahrzeug und eine Kanalanordnung dafür gemäß der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Ansichten veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein Kraftfahrzeug 10 eine Fahrzeugkabine 12, die mit einem Fahrersitz 14 und einem Beifahrersitz 14' (zusammen „Vordersitze“) versehen ist. Die Fahrzeugkabine 12 ist zusätzlich mit einer zweiten Sitzreihe (nicht veranschaulicht) versehen, die hinter den Vordersitzen 14, 14', angeordnet ist. Die Vordersitze 14, 14' sind mit entsprechenden Stellgliedern 16, 16' zum Betätigen der Vordersitze 14, 14' in eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen in Bezug auf die Kabine 12 versehen. In einer exemplarischen Ausführungsform sind die Stellglieder 16, 16' konfiguriert, um die Vordersitze 14, 14' in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, einer Aufwärtsrichtung und in einer Vorwärts- und Rückwärtsneigungsrichtung, wie in 7 gezeigt, zu betätigen.
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Das Kraftfahrzeug 10 beinhaltet eine Kanalanordnung 18, die konfiguriert ist, um Warm- oder Kühlluft zu den verschiedenen Bereichen der Fahrzeugkabine 12 zu leiten. Die Kanalanordnung 18 beinhaltet ein Plenum 20, das zwischen den Vordersitzen 14, 14', angeordnet ist. In einer exemplarischen Ausführungsform kann das Plenum 20 in einer Mittelkonsole zwischen den Vordersitzen 14, 14', angeordnet sein. Das Plenum 20 ist über einen Plenumseinlasskanal 22 mit einer Wärme- oder Kühlquelle fluidisch gekoppelt, z. B. mit einem Auslass eines Heiz- und/oder Klimagerätes des Fahrzeugs 10. Das Plenum 20 ist konfiguriert, um Warm- oder Kühlluft auf eine Vielzahl von Kanälen zu verteilen, z. B. erste Kanalabschnitte 24, 24', um Luft zu den Bodenbereichen der Vordersitze 14, 14', zweite Kanalabschnitte 26, 26', um Luft zu einem Bodenbereich der zweiten Sitzreihe zu transportieren, und einen dritten Kanalabschnitt 28, um Luft zu einem zentralen Bereich der zweiten Sitzreihe zu transportieren.
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Das Plenum 20 ist auch mit gelenkigen Kanalanordnungen 30, 30', gekoppelt. Die gelenkige Kanalanordnung 30 wird nun näher erläutert; es ist zu verstehen, dass die gelenkige Kanalanordnung 30' im Allgemeinen ähnlich konfiguriert sein kann, z. B. als Spiegelbild der gelenkigen Kanalanordnung 30.
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Die gelenkige Kanalanordnung 30 beinhaltet einen horizontalen Luftkasten 32. Der horizontale Luftkasten 32 ist ein längliches Kanalelement, das in Bezug auf die Kabine 12 in Position gehalten wird, z. B. fest mit dem Plenum 20 gekoppelt. Der horizontale Luftkasten 32 erstreckt sich entlang einer Achse H von einem proximalen Ende, das fluidisch mit dem Plenum 20 gekoppelt ist, bis zu einem geschlossenen distalen Ende. In der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die Achse H im Allgemeinen horizontal in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs 10. Der horizontale Luftkasten 32 ist definiert durch eine Vielzahl von Seitenwänden, die sich im Allgemeinen parallel zur Achse H erstrecken, und durch eine Stirnseite am distalen Ende. Eine Seitenwand ist mit einer Öffnung 34 durch diese versehen.
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Eine verschiebbare horizontale Abdeckplatte 36 ist innerhalb des horizontalen Luftkastens 32 angeordnet und im Allgemeinen in Übereinstimmung mit der Öffnung 34 positioniert. Die horizontale Abdeckplatte 36 ist konfiguriert, um in Bezug auf den horizontalen Luftkasten 32, im Allgemeinen entlang der Achse H, zu gleiten. Eine Länge der horizontalen Abdeckplatte 36 in Richtung der Achse H übersteigt eine Länge der Öffnung 34 in Richtung der Achse H, sodass sich die horizontale Abdeckplatte 36 über den Umfang der Öffnung 34 hinaus erstreckt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Abdeckplatte 36 eine im Allgemeinen planare Platte; in anderen Ausführungsformen kann die Abdeckplatte 36 jedoch auch andere Formen annehmen, z. B. ein gebogenes Segment.
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In der in 6 veranschaulichten exemplarischen Ausführungsform ist der horizontale Luftkasten 32 mit einer Schiene 38 benachbart zur Öffnung 34 versehen, in der die horizontale Abdeckplatte 36 gleiten kann. An der Schnittstelle zwischen der Schiene 38 und der horizontalen Abdeckplatte 36 kann eine Dichtung, z. B. ein Filzmaterial oder eine geschmierte Dichtung, vorgesehen werden. Dadurch kann verhindert werden, dass Fluid zwischen dem horizontalen Luftkasten 32 und der horizontalen Abdeckplatte 36 austritt. Es ist zu beachten, dass in anderen Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Gleitfläche mit allen in der Technik bekannten herkömmlichen Mitteln definiert werden kann.
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Die horizontale Abdeckplatte 36 ist mit einer ersten Öffnung oder Öffnung 40 versehen, die sich durch diese erstreckt. Eine erste Flanschkupplung 42 ist mit der ersten Öffnung 40 gekoppelt und erstreckt sich vom horizontalen Luftkasten 32 weg. Es ist eine erste Manschette 44 vorgesehen, um die erste Flanschkupplung 42 an der horizontalen Abdeckplatte 36 zu befestigen. Die erste Kupplung 42 kann dabei als beweglicher Auslass für den horizontalen Luftkasten 32 dienen.
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Die gelenkige Kanalanordnung 30 beinhaltet zusätzlich einen vertikalen Luftkasten 46. Der vertikale Luftkasten 46 ist ein längliches Kanalelement, das in Bezug auf den Vordersitz 14 in Position gehalten wird, z. B. fest mit einer Innenstruktur des Vordersitzes 14 gekoppelt. Der vertikale Luftkasten 46 erstreckt sich entlang einer Achse V von einem geschlossenen proximalen Ende zu einem distalen Ende. In der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die Achse V im Allgemeinen vertikal in Aufwärts- und Abwärtsrichtung des Fahrzeugs 10. Der vertikale Luftkasten 46 ist definiert durch eine Vielzahl von Seitenwänden, die sich im Allgemeinen parallel zur Achse V erstrecken, und durch eine Stirnseite am proximalen Ende. Eine Seitenwand ist mit einer Öffnung versehen, die im Allgemeinen ähnlich der Öffnung 34 im horizontalen Luftkasten 32 ist.
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Eine Entlüftung 48 ist nahe dem distalen Ende des vertikalen Luftkastens 46 vorgesehen. In der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die Entlüftung 48 von einer Seitenwand des vertikalen Luftkastens 46 am distalen Ende; in verschiedenen anderen Ausführungsformen kann die Entlüftung 48 jedoch auch anders positioniert sein, z. B. gekoppelt mit dem distalen Ende des vertikalen Luftkastens 46.
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Eine verschiebbare vertikale Abdeckplatte 50 ist innerhalb des vertikalen Luftkastens 46 im Allgemeinen ähnlich wie die horizontale Abdeckplatte 36 im horizontalen Luftkasten 32 angeordnet, z. B. über eine verschiebbare Schnittstelle in der Seitenwandöffnung. Die vertikale Abdeckplatte 50 ist konfiguriert, um in Bezug auf den vertikalen Luftkasten 46 im Allgemeinen entlang der Achse V zu gleiten. Die vertikale Abdeckplatte 50 ist mit einer zweiten Öffnung 52 versehen, die sich durch diese erstreckt. Eine zweite Flanschkupplung 54 ist mit der zweiten Öffnung 52 gekoppelt und erstreckt sich vom vertikalen Luftkasten 46 weg. Eine zweite Manschette 56 ist vorgesehen, um die zweite Flanschkupplung 54 an der vertikalen Abdeckplatte 50 zu befestigen. Die zweite Kupplung 54 kann dabei als beweglicher Auslass für den vertikalen Luftkasten 46 dienen.
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Eine dritte Kupplung 58 koppelt die erste Kupplung 42 fluidisch mit der zweiten Kupplung 54, während sie eine relative Drehung dazwischen ermöglicht. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die dritte Kupplung 58 einen im Allgemeinen zylindrischen Körper, in dem die erste Kupplung 42 und/oder die zweite Kupplung 54 schwenkbar ist; in anderen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Offenbarung vorgesehen sind, können jedoch andere Arten von Kupplungsanordnungen verwendet werden.
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Es ist zu beachten, dass sich der vertikale Luftkasten 46 ebenfalls gegenüber dem horizontalen Luftkasten 32 bewegt, wenn das Stellglied 16 den Vordersitz 14 gegenüber der Kabine 12 bewegt. Wenn eine derartige Bewegung eintritt, kann die gelenkige Kanalanordnung 30 diese Bewegung aufnehmen, während die Fluidverbindung zwischen dem Plenum 20 und der Entlüftung 48 aufrechterhalten wird. Als Reaktion auf die horizontale Betätigung des Vordersitzes 14 in Bezug auf die Kabine 12 kann die horizontale Abdeckplatte 36 in Bezug auf den horizontalen Luftkasten 32 verschoben werden. Als Reaktion auf die vertikale Betätigung des Vordersitzes 14 in Bezug auf die Kabine 12 kann die vertikale Abdeckplatte 50 in Bezug auf den vertikalen Luftkasten 46 verschoben werden. Als Reaktion auf die Neigungsbetätigung des Vordersitzes 14 in Bezug auf die Kabine 12 kann die zweite Kupplung 54 in Bezug auf die erste Kupplung 42 schwenkbar sein.
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In einigen Ausführungsformen kann der vertikale Luftkasten 46 zusätzlich oder anstelle der Entlüftung 48 mit einer Sitzkühllüftung zum Kühlen des Vordersitzes 14 fluidisch gekoppelt sein. In derartigen Ausführungsformen kann der Vordersitz 14 gekühlt werden, ohne dass eine diskrete Kältemaschine erforderlich ist.
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Wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, können ähnliche gelenkige Kanalanordnungen in anderen Ausführungsformen verwendet werden, um eine flexible Fluidkupplung mehrerer Komponenten mit relativer Bewegung dazwischen bereitzustellen.
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Wie zu erkennen ist, stellt die vorliegende Offenbarung ein System zum Leiten von Fluid zwischen Komponenten mit mehrachsiger Relativbewegung dazwischen bereit, im Übrigen über einen passiven Mechanismus, ohne dass eine aktive Betätigung erforderlich ist.
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Während beispielhafte Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Patentansprüchen abgedeckt sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere exemplarische Aspekte der vorliegenden Offenbarung auszubilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
