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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidausströmer für einen Kraftfahrzeuginnenraum und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fluidausströmer.
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Gattungsgemäße Fluidausströmer, insbesondere Luftausströmer, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die
DE 10 2019 000 031 A1 zeigt einen Luftausströmer für ein Fahrzeug mit zumindest einem Luftkanal und einem in dem Luftkanal angeordneten und als Verdrängungskörper ausgebildeten Luftleitelement, wobei ein Volumen des Verdrängungskörpers variabel einstellbar ist.
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Die
US 2014/0370797 A1 zeigt eine Verkleidungsanordnung mit einem Verkleidungselement und einer Lüftungsöffnung, die mit Luft versorgt wird. Das Verkleidungselement umfasst eine erste Fläche, die so angeordnet ist, dass sie einem Benutzer zugewandt ist, eine zweite Fläche, die gegenüber der ersten Fläche angeordnet ist, und eine Kante, die sich zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckt. Der Luftauslass ist so positioniert, dass er einen Luftstrahl erzeugt, der entlang der zweiten Fläche in Richtung der Kante strömt.
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Die
US 2017/0253107 A1 zeigt ein Lüftungssystem für ein Fahrzeug. Das System umfasst eine Klimaanlage, eine erste mit der Klimaanlage verbundene Lüftungsöffnung, die so angeordnet ist, dass sie Luft in einer ersten Richtung in eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs lenkt, und eine zweite mit der Klimaanlage verbundene Lüftungsöffnung, die so angeordnet ist, dass sie Luft in einer zweiten Richtung in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs lenkt, wobei sich die erste und die zweite Richtung schneiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es einen Fluidausströmer für ein Kraftfahrzeug anzugeben, der im Vergleich zum Stand der Technik funktional verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Danach wird die Aufgabe durch einen Fluidausströmer für einen Kraftfahrzeuginnenraum gelöst, wobei der Fluidausströmer eine dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandte Fluidauslassöffnung aufweist.
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Der Fluidausströmer weist ferner einen in einer Strömungsrichtung eines durch die Fluidauslassöffnung austretenden Fluidstroms angeordneten Umströmungskörper auf, der eine konvexe äußere Oberfläche aufweist, die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt ist.
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Der Fluidausströmer weist ferner eine Ausbuchtung auf, in der der Umströmungskörper so angeordnet ist, dass zwischen einer inneren Oberfläche der Ausbuchtung, die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt ist, und einer inneren Oberfläche des Umströmungskörpers, die dem Kraftfahrzeuginnenraum abgewandt ist, ein Fluidströmungskanal ausgebildet ist.
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Der Umströmungskörper ist so angeordnet und ausgebildet, dass der Umströmungskörper den Fluidstrom in einen Steuerstrom und einen Hauptstrom aufteilt, wobei der Hauptstrom entlang der konvexen äußeren Oberfläche des Umströmungskörpers strömt und der Steuerstrom durch den Fluidströmungskanal strömt.
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Der Fluidströmungskanal ist so angeordnet und ausgebildet, dass der Steuerstrom beim Verlassen des Fluidströmungskanals auf den Hauptstrom trifft.
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Mit anderen Worten, es wird ein System bereitgestellt, das ausgestaltet ist, um ein Fluid gerichtet, d.h. mit einer vorbestimmten Strömungsrichtung, in einen Kraftfahrzeuginnenraum bzw. eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs einzuströmen.
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Dazu wird eine einem herkömmlichen Fluidausströmer nachgeschaltete Steuereinheit aufweisend den Umströmungskörper, welcher auch als Lamelle bezeichnet werden kann, und eine Ausbuchtung bereitgestellt. Der Fluidstrom, der den Fluidauslass passiert hat, trifft auf den Umströmungskörper und umströmt diesen, wobei dazu der sog. Coandä-Effekt ausgenutzt wird. Der Coandä-Effekt beschreibt eine Tendenz einer Fluidströmung, d.h. eines Gasstrahls oder einer Flüssigkeitsströmung, an einer konvexen Oberfläche entlangzuströmen, anstatt sich von dieser abzulösen und in der ursprünglichen Strömungsrichtung weiterzuströmen. Da der Umströmungskörper eine konvexe Fläche bzw. Oberfläche aufweist, die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt ist, strömt demnach der Hauptstrom entlang dieser konvexen Oberfläche. Zudem wird der Steuerstrom durch den Fluidströmungskanal zwischen dem Umströmungskörper und der Ausbuchtung geführt. Die Ausbuchtung und der Umströmungskörper leiten den Steuerstrom dabei so um, dass dieser nach dem Umströmen des Umströmungskörpers, d.h. nach dem Verlassen des Fluidströmungskanals, wieder auf den Hauptstrom trifft. Die Strömungsrichtung des Fluidstroms, der nach dem passieren der Steuereinheit in Richtung des Kraftfahrzeuginnenraums strömt, ergibt sich folglich aus dem Massenstromverhältnis von Steuerstrom und Hauptstrom.
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Der Fluidausströmer kann als Luftausströmer ausgeführt sein, d.h. bei dem Fluid kann es sich um Luft, insbesondere Kühlluft, handeln. Der Fluidausströmer kann eingangsseitig zu einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs verbunden sein, die die Luft bereitstellt.
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Denkbar ist, dass die Ausbuchtung als Teil einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs ausgeführt ist. Denkbar ist insbesondere, dass der Fluidauslass so angeordnet ist, dass er für einen sich im Fahrzeuginnenraum befindlichen Fahrzeugführer, der auf einem der Sitze im Kraftfahrzeuginnenraum sitzt, nicht sichtbar ist. Der Umströmungskörper kann in der Fahrzeughöhenrichtung zumindest teilweise über der Fluidauslassöffnung angeordnet sein. Der Umströmungskörper kann in der Fahrzeuglängsrichtung zwischen der Fluidauslassöffnung und einem Fahrzeugvordersitz angeordnet sein.
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Das heißt, der Umströmungskörper kann die Fluidströmung in einen Hauptstrom bzw. Strom mit Coandä-Effekt und einen Steuerstrom teilen, wobei der Steuerstrom am oberen Auslass des Fluidströmungskanals eine Gegenströmung zur Hauptströmung erzeugt, um den Hauptstrom, insbesondere nach unten, abzulenken.
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Der Umströmungskörper kann beweglich in der Ausbuchtung gelagert sein, sodass ein Querschnitt des Fluidströmungskanals durch ein Bewegen des Umströmungskörpers veränderlich ist. Dies ermöglicht es die Strömungsrichtung des Fluidstroms, der nach dem Passieren der Steuereinheit in Richtung des Kraftfahrzeuginnenraums strömt, einzustellen bzw. zu verändern, da durch das Bewegen des Umströmungskörpers das Massenstromverhältnis von Steuerstrom und Hauptstrom verändert und eingestellt werden kann.
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Der Umströmungskörper kann translatorisch und/oder rotatorisch beweglich in der Ausbuchtung gelagert sein, sodass der Querschnitt des Fluidströmungskanals durch das Bewegen des Umströmungskörpers veränderlich ist.
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Denkbar ist, dass der Umströmungskörper so gelagert ist, dass die translatorische Bewegung des Umströmungskörpers in die Fahrzeughöhenrichtung und/oder Fahrzeuglängsrichtung erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Umströmungskörper so gelagert sein, dass die rotatorische Bewegung bzw. die Drehbewegung des Umströmungskörpers um eine im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugbreitenrichtung verlaufende Achse erfolgen kann.
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Ein der Fluidauslassöffnung zugewandter Teil des Umströmungskörpers kann rotatorisch beweglich in der Ausbuchtung gelagert sein, sodass ein Querschnitt am Eingang des Fluidströmungskanals durch das Bewegen dieses Teils des Umströmungskörpers veränderlich ist.
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Insbesondere ist denkbar, dass nur dieser Teil des Umströmungskörpers rotatorisch beweglich in der Ausbuchtung gelagert ist.
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Der Fluidausströmer kann eine Fluidlenkeinrichtung aufweisen, die so angeordnet und ausgestaltet ist, dass sie die Strömungsrichtung des durch die Fluidauslassöffnung austretenden Fluidstroms so festlegt, dass der Fluidstrom nach dem Passieren der Fluidaustrittsöffnung auf den Umströmungskörper trifft. Diese Fluidlenkeinrichtung kann beispielsweise Lamellen aufweisen. Denkbar ist, dass die Fluidlenkeinrichtung den Fluidstrom bezogen auf die Fahrzeughöhenrichtung nach oben lenkt.
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Die Fluidlenkeinrichtung kann in der Strömungsrichtung des Fluids vor der Fluidauslassöffnung angeordnet sein. Das heißt, die Fluidlenkeinrichtung kann zwischen einer Fluideinlassöffnung des Fluidausströmers und der Fluidauslassöffnung angeordnet sein. Die Fluideinlassöffnung kann in oben beschriebener Weise zu einer Klimaanlage verbunden sein.
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Der Umströmungskörper kann zu einem Aktor und/oder einer Verstellmechanik verbunden sein, der/die ausgestaltet ist/sind, um den Umströmungskörper, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch, zu bewegen. Der Aktor kann einen Stellmotor umfassen, der in Wirkverbindung mit dem Umströmungskörper steht und der basierend auf einer Nutzereingabe eines Fahrers des Kraftfahrzeugs und/oder automatisiert basierend auf einem Steuersignal ausgehend vom Kraftfahrzeug, insbesondere ausgehend von einem Steuergerät einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs, den Umströmungskörper bewegt, d.h. dessen Position verändert. Gleiches gilt analog auch für die Verstellmechanik, welche ein manuelles Steuern der Bewegung und damit der Position des Umströmungskörpers erlauben kann, beispielsweise durch einen im Kraftfahrzeuginnenraum angeordneten Bedienhebel.
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Ferner wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, wie beispielsweise ein Automobil, mit einem oben beschriebenen Fluidausströmer bereitgestellt. Der Fluidausströmer ist zumindest teilweise in einem Kraftfahrzeuginnenraum angeordnet.
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Das oben mit Bezug zum Fluidausströmer Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu 1 beschrieben.
- 1 zeigt schematisch einen Fluidausströmer für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform.
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In 1 ist der als Luftausströmer 1 ausgeführte Fluidausströmer in einer Teilschnittansicht mit Blick aus einer Fahrzeugbreitenrichtung Y dargestellt.
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Ferner ist in 1 ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt, dessen X-Achse einer von einer Front zu einem Heck eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs verlaufenden Fahrzeuglängsrichtung entspricht, dessen Y-Achse der Fahrzeugbreitenrichtung und dessen Z-Achse einer Fahrzeughöhenrichtung entspricht.
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Der Luftausströmer 1 weist eine Luftauslassöffnung 2, einen Umströmungskörper 3, eine Ausbuchtung 4 und eine Luftlenkeinrichtung 8 auf.
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Der Umströmungskörper 3 ist zumindest teilweise in der Ausbuchtung 4 angeordnet. Der Umströmungskörper 3 ist in Fahrzeuglängsrichtung X hinter der Luftauslassöffnung 2 angeordnet. Die Ausbuchtung 4, die vorliegend durch eine Instrumententafel des Kraftfahrzeugs gebildet wird, ist in Fahrzeughöhenrichtung Z über der Luftauslassöffnung 2 angeordnet. Die Luftlenkeinrichtung 8 ist in der Fahrzeuglängsrichtung X vor der Luftauslassöffnung 2 angeordnet.
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Die Luftauslassöffnung 2 ist so angeordnet, dass sie dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt ist, d.h. dass der durch die Fluidauslassöffnung 2 austretende Luftstrom 6 in Richtung der Fahrgastzelle strömt.
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Genauer gesagt ist die Luftlenkeinrichtung 8 in der Strömungsrichtung des Fluidstroms 6 vor der Luftauslassöffnung 2 angeordnet und so ausgebildet, dass der Luftstrom 6 vor dem Passieren der Luftaustrittsöffnung 2 so umgelenkt bzw. festgelegt wird, dass er nach dem Passieren der Luftauslassöffnung 2 auf den Umströmungskörper 3 trifft.
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Vorliegend strömt der Luftstrom 6 vor einem Erreichen der Luftlenkeinrichtung 8 im Wesentlichen parallel zur Horizontalen und entlang der Fahrzeuglängsrichtung X. Die Luftlenkeinrichtung 8 lenkt den Fluidstrom 6 dann nach oben ab, sodass dieser auf einen der Luftauslassöffnung 2 zugewandten Teil 33 des Umströmungskörpers 3 trifft.
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Der in der Strömungsrichtung dieses durch die Luftauslassöffnung 2 austretenden Fluidstroms 6 angeordnete Umströmungskörper 3 weist eine äußere Oberfläche 31 und eine innere Oberfläche 32 auf.
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Die äußere Oberfläche 31 ist dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt und weist im Querschnitt des Umströmungskörpers 3 eine konvexe Form auf.
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Die innere Oberfläche 32, d.h. die Oberfläche 32 des Umströmungskörpers, die einer inneren Oberfläche 41 der Ausbuchtung 4 zugewandt ist, bildet zusammen mit der inneren Oberfläche 41 der Ausbuchtung 4 einen Luftströmungskanal 5.
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Der der Luftauslassöffnung 2 zugewandte Teil 33 des Umströmungskörpers 3 ist so in der Ausbuchtung 4 angeordnet und ausgebildet, dass er den Fluidstrom 6 in einen Steuerstrom 61 und einen Hauptstrom 62 aufteilt.
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Der Hauptstrom 62 strömt nach dem Aufteilen aufgrund des Coandä-Effekts entlang der konvexen äußeren Oberfläche 31 des Umströmungskörpers 3. Der Steuerstrom 61 strömt durch den Fluidströmungskanal 5.
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Die innere Oberfläche 41 der Ausbuchtung 4, die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt ist, ist so ausgebildet, dass sie den Steuerstrom 61 so umlenkt, dass der Steuerstrom 61 auf den in im Wesentlichen parallel zur Vertikalen bzw. Fahrzeughöhenrichtung Z nach oben strömenden Hauptstrom 62 beim Verlassen des Fluidströmungskanals 5 trifft.
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Beim Verlassen des Fluidströmungskanals 5 strömt der Steuerstrom 61 vorliegend in Richtung des Kraftfahrzeuginnenraums und bezogen auf die Fahrzeughöhenrichtung Z nach unten. Je nach Massenstromverhältnis des Steuerstroms 61 zum Hauptstrom 62 ergibt sich eine Strömungsrichtung eines in Richtung der Fahrgastzelle strömenden Luftstroms 7.
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Um dieses Massenstromverhältnis steuern bzw. einstellen zu können ist der Umströmungskörper 3 vorliegend sowohl translatorisch als auch rotatorisch beweglich in der Ausbuchtung 4 gelagert.
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Zum automatisierten Bewegen des Umströmungskörpers 3 kann der Luftausströmer 1 einem zum Umströmungskörper 3 verbundenen (nicht dargestellten) Aktor aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Luftausströmer 1 zum manuellen Bewegen des Umströmungskörpers 3 eine zum Umströmungskörper 3 verbundene (nicht dargestellte) Verstellmechanik aufweisen. Beide können von einem Nutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs steuerbar sein.
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Durch das Bewegen des Umströmungskörpers 3 weg von der Ausbuchtung 4 wird der Querschnitt des Fluidströmungskanals 5 größer und der Massenstrom des Steuerstroms 61 nimmt zu während der Massenstrom des Hauptstroms 62 abnimmt und umgekehrt.
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Diese Bewegung des Umströmungskörpers 3 kann beispielsweise durch ein Verschieben des Umströmungskörpers 3 entlang der Fahrzeughöhenrichtung Z und/oder der Fahrzeuglängsrichtung X erfolgen.
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Weiterhin kann die Bewegung eine Drehbewegung um eine im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugbreitenrichtung Y verlaufende Drehachse 9 umfassen, wobei hierbei insbesondere der der Luftauslassöffnung 2 zugewandte Teil 33 des Umströmungskörpers 3 gedreht werden kann, während der restliche Teil des Umströmungskörpers 3 feststehend ist.
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Durch einen solchen, rotatorisch beweglich in der Ausbuchtung 4 gelagerten Teil 33 des Umströmungskörpers kann durch die Drehbewegung, wie dies durch die drei in 1 beispielhaft dargestellten Stellungen des Teils 33 gezeigt ist, ein Querschnitt am Eingang des Fluidströmungskanals 5 verändert werden und das gewünschte Massenstromverhältnis in oben beschriebener Weise eingestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidausströmer, insbesondere Luftausströmer
- 2
- Fluidauslassöffnung, insbesondere Luftauslassöffnung
- 3
- Umströmungskörper
- 31
- konvexe äußere Oberfläche des Umströmungskörpers
- 32
- innere Oberfläche des Umströmungskörpers
- 33
- der Luftauslassöffnung zugewandter Teil des Umströmungskörpers
- 4
- Ausbuchtung
- 41
- innere Oberfläche der Ausbuchtung
- 5
- Fluidströmungskanal, insbesondere Luftströmungskanal
- 6
- Fluidstrom, insbesondere Luftstrom
- 61
- Steuerstrom
- 62
- Hauptstrom
- 7
- Fluidstrom, insbesondere Luftstrom, in Richtung der Fahrgastzelle
- 8
- Fluidlenkeinrichtung, insbesondere Luftlenkeinrichtung
- 9
- Drehachse
- X
- Längsrichtung
- Y
- Breitenrichtung
- Z
- Höhenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019000031 A1 [0003]
- US 2014/0370797 A1 [0004]
- US 2017/0253107 A1 [0005]
